倾斜摄影定位定姿方法及系统和飞机定位定姿方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105571573A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201511018614.3(22)申请日2015.12.29(71)申请人南京中观软件技术有限公司地址210012江苏省南京市雨花台区西春路1号7层706室(72)发明人王晓南赵丽科郑顺义朱中尉王建亮(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人陈卫(51)Int.Cl.G01C11/12(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图3页(54)发明名称倾斜摄影定位定姿方法及系统和飞机定位定姿方法及系统(57)摘要本发明涉及倾斜摄影定位定姿方法及系统和飞机定位定姿方法及系统，包括摄影设备以预设倾斜角度拍摄待定位定姿物体，获取包含待定位定姿物体的成像的图像；调整待定位定姿物体的三维模型的位姿参数，获取三维模型在图像对应的像幅内的投影的二维轮廓与成像的二维轮廓吻合时三维模型的位姿参数；将吻合时三维模型的位姿参数作为待定位定姿物体的位姿参数。本发明能高精度实现待定位定姿物体的位姿参数测量，并且仅需采集单幅图像，操作简单，能够有效实现待定位定姿物体只会至多出现在一个摄影设备的视场范围之内的位姿参数测量。CN105571573ACN105571573A权利要求书1/4页1.一种倾斜摄影定位定姿方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1,摄影设备以预设倾斜角度拍摄待定位定姿物体，获取包含所述待定位定姿物体的成像的图像；步骤2，调整所述待定位定姿物体的三维模型的位姿参数，使所述三维模型在所述图像对应的像幅内的投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓吻合，提取吻合时所述三维模型的位姿参数；步骤3，将吻合时所述三维模型的位姿参数作为所述待定位定姿物体的位姿参数。2.根据权利要求1所述一种倾斜摄影定位定姿方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现包括如下步骤：步骤21，预设所述三维模型的位姿参数，并生成所述三维模型在所述像幅内的投影；步骤22，判断初始位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与所述成像的二维轮廓套合；是，则执行步骤25；否，则在所述初始位姿参数的基础上执行步骤23；步骤23，粗调所述三维模型的位姿参数，并生成所述三维模型在所述像幅内的投影；步骤24，判断粗调位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与所述成像的二维轮廓套合；是，则执行步骤25，否，则在当前粗调位姿参数的基础上返回执行步骤23；步骤25，使用非线性最优化方法，在预设空间范围内修改套合时所述三维模型的位姿参数，并生成所述三维模型在所述像幅内的投影，搜索吻合度极小值点，所述极小值点对应的所述三维模型的位姿参数即为所述三维模型在所述图像对应的像幅内的投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓吻合时所述三维模型的位姿参数；其中，所述套合为所述投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓的重合度在预设重合范围内；所述吻合度根据如下第一公式计算，所述第一公式如下所示：其中，所述F为所述吻合度，所述p1i为所述投影的二维轮廓中的任一离散点，所述p2i为所述成像的二维轮廓中与所述p1i距离最近的离散点，所述Distance(p1i,p2i)为所述p1i与所述p2i之间的距离，所述M为所述投影的二维轮廓中离散点的个数。3.根据权利要求2所述一种倾斜摄影定位定姿方法，其特征在于，所述生成所述三维模型在所述像幅内的投影的具体实现包括如下步骤：步骤a，用所述摄影设备拍摄平面标定板，解算所述摄影设备的内方位元素；用所述摄影设备以所述预设倾斜角度拍摄具有控制点的目标，并量测所述控制点的像点的坐标，根据所述控制点的坐标和所述像点的坐标，解算所述摄影设备的外方位元素；步骤b，设所述三维模型的参考坐标系o-xyz的xoy平面与所述待定位定姿物体所在的地面重合；根据如下第一公式组计算所述三维模型的多个任一点在所述像幅内的像点，获取所述三维模型在所述像幅内的投影；所述第一公式组如下所示：2CN105571573A权利要求书2/4页其中，所述x0、y0、fx、fy、k1、k2、p1和p2为所述内方位元素，所述r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33、XS、YS和ZS为所述外方位元素，所述所述(X,Y,Z)为所述三维模型的任一点在所述参考坐标系o-xyz中的坐标，所述(x,y)为所述三维模型在所述参考坐标系o-xyz中坐标为(X,Y,Z)的点在所述像幅内的像点的坐标，所述(Δx,Δy)为坐标为(x,y)的像点的畸变量；根据如下第二公式组求解任一位姿参数对应的所述三维模型的任一点在所述参考坐标系o-xyz中的坐标；所述第二公式组如下所示：其中，所述(X”,Y”,Z”)为所述三维模型的位姿参数为(0,0,0)时，所述三维模型的任一点在所述参考坐标系o-x