【附圖說(shuō)明】
[0043] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0044] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于航空相機(jī)的圖像成像方法的流程示意圖；
[0045] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于航空相機(jī)的圖像成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖3是單面陣CXD傳感器多目標(biāo)定位原理圖；
[0047] 圖4為某航空相機(jī)擺掃成像拼接次序圖；
[0048] 圖5為FAST角點(diǎn)檢測(cè)算法原理圖；
[0049] 圖6為BRISK采樣模式示意圖。
[0050] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0051] 100 :圖像畸變校正單元；
[0052] 200:圖像拼接單元；
[0053] 210:圖像配準(zhǔn)模塊；
[0054] 220:圖像融合模塊；
[0055] 300:目標(biāo)檢測(cè)單元；
[0056] 400 :目標(biāo)定位單元；
[0057] 500:圖像生成單元；
[0058] G :相機(jī)投影中心；
[0059] Fc:相機(jī)坐標(biāo)系；
[0060] Fb:載機(jī)坐標(biāo)系；
[0061] Fv:載機(jī)地理坐標(biāo)系；
[0062] u，V :圖像像素坐標(biāo)系的兩個(gè)坐標(biāo)軸，u軸標(biāo)記圖像的列，V軸標(biāo)記圖像的行；
[0063] X，y :圖像物理坐標(biāo)系的兩個(gè)坐標(biāo)軸，X軸與u軸平行，y軸與V軸平行；
[0064] J :機(jī)下點(diǎn)K在圖像平面上的像點(diǎn)；
[0065] F :主目標(biāo)P在圖像平面上的像點(diǎn)；
[0066] T :次目標(biāo)Q在圖像平面上的理想像點(diǎn)；
[0067] Iw :次目標(biāo)Q在圖像平面上的實(shí)際像點(diǎn)；
[0068] K :機(jī)下點(diǎn)；
[0069] P :主目標(biāo)；
[0070] Q :次目標(biāo)；
[0071] h :相機(jī)與地面的相對(duì)高度；
[0072] λ 1:相機(jī)與主目標(biāo)之間的距離；
[0073] λ 2:相機(jī)與次目標(biāo)之間的距離。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0075] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于航空相機(jī)的圖像成像方法，航空相 機(jī)采用單片面陣CCD傳感器掃描成像，本實(shí)施例圖像成像方法包括：
[0076] 步驟S101，對(duì)航空相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行畸變校正，得到校正后的序列圖像；
[0077] 本實(shí)施例中，通過(guò)光學(xué)設(shè)備測(cè)量得到相機(jī)鏡頭的畸變率，根據(jù)該畸變率對(duì)鏡頭產(chǎn) 生的圖像非線性畸變進(jìn)行校正，得到校正后的航空序列圖像。通過(guò)光學(xué)設(shè)備在地面測(cè)量得 到相機(jī)鏡頭的畸變率，畸變率的定義如下： (I)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于航空相機(jī)的圖像成像方法，所述航空相機(jī)采用單片面陣CCD傳感器掃描成 像，其特征在于，所述圖像成像方法包括： 對(duì)所述航空相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行畸變校正，得到校正后的序列圖像； 對(duì)校正后的序列圖像按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接次序，結(jié)合相鄰圖像 間的單應(yīng)矩陣得到合成圖像； 從所述航空相機(jī)拍攝的圖像中檢測(cè)出靜止和/或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的像素坐標(biāo)，并進(jìn)行畸變 校正得到多個(gè)目標(biāo)像素坐標(biāo)； 將各目標(biāo)像素坐標(biāo)和GPS定位系統(tǒng)輸出的定位數(shù)據(jù)、航空姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)輸出的飛機(jī)姿 態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到各目標(biāo)的地理坐標(biāo)； 將各目標(biāo)的地理坐標(biāo)與所述合成圖像進(jìn)行疊加，得到多目標(biāo)地理定位的電子地圖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空相機(jī)的圖像成像方法，其特征在于，所述得到各目 標(biāo)的地理坐標(biāo)采用基于像元視線向量的多目標(biāo)自主定位方法，包括： 根據(jù)所述單片面陣CCD傳感器的成像原理，結(jié)合所述各目標(biāo)像素坐標(biāo)構(gòu)造各目標(biāo)的視 線向量； 根據(jù)各目標(biāo)的視線向量計(jì)算其與圖像中心主目標(biāo)的像元視線角； 根據(jù)相機(jī)內(nèi)部的激光測(cè)距機(jī)測(cè)量得到主目標(biāo)與飛機(jī)之間的距離，根據(jù)相機(jī)內(nèi)部的角度 編碼器測(cè)量得到相機(jī)光軸相對(duì)飛機(jī)平臺(tái)的方位角和高低角，結(jié)合各目標(biāo)和主目標(biāo)之間的像 元視線角計(jì)算出各目標(biāo)與飛機(jī)平臺(tái)的角度與距離關(guān)系； 結(jié)合GPS定位系統(tǒng)輸出的飛機(jī)位置數(shù)據(jù)、航空姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)輸出的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，通 過(guò)齊次坐標(biāo)變換方法計(jì)算出單幅圖像中多個(gè)目標(biāo)的地理坐標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空相機(jī)的圖像成像方法，其特征在于， 對(duì)校正后的序列圖像按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接次序，結(jié)合相鄰圖像 間的單應(yīng)矩陣得到合成圖像的步驟包括： 采用FAST角點(diǎn)檢測(cè)算法對(duì)校正后的序列圖像提取特征點(diǎn)，采用BRISK算子作為特征點(diǎn) 描述符，利用漢明距離計(jì)算相鄰圖像間特征點(diǎn)的相似度進(jìn)行匹配，得到相鄰圖像之間的單 應(yīng)矩陣； 按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接次序，按照所述拼接次序和相鄰圖像之間 的單應(yīng)矩陣進(jìn)行拼接得到一幅寬視場(chǎng)的合成圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空相機(jī)的圖像成像方法，其特征在于， 所述從所述航空相機(jī)拍攝的圖像中檢測(cè)出靜止和/或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的像素坐標(biāo)采用圖 像分割法、幀差法或者光流法；其中， 所述圖像分割法根據(jù)灰度閾值或者邊緣信息將圖像分為目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域，計(jì)算所 述目標(biāo)區(qū)域的中心坐標(biāo)作為目標(biāo)的像素坐標(biāo)； 所述幀差法通過(guò)相鄰幀圖像的像素差值能快速檢測(cè)像素特征變化的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)； 所述光流法通過(guò)連續(xù)幀圖像對(duì)應(yīng)像素的特征變化估計(jì)圖像的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，將相似的運(yùn)動(dòng)矢 量合并為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
5. -種用于航空相機(jī)的圖像成像系統(tǒng)，所述航空相機(jī)采用單片面陣CCD傳感器掃描成 像，其特征在于，所述圖像成像系統(tǒng)包括： 圖像畸變校正單元，用于對(duì)所述航空相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行畸變校正，得到校正后的序 列圖像； 圖像拼接單元，用于對(duì)校正后的序列圖像按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接 次序，結(jié)合相鄰圖像間的單應(yīng)矩陣得到合成圖像； 目標(biāo)檢測(cè)單元，用于從所述航空相機(jī)拍攝的圖像中檢測(cè)出靜止和/或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的像 素坐標(biāo)，并進(jìn)行畸變校正得到多個(gè)目標(biāo)像素坐標(biāo)； 目標(biāo)定位單元，用于將各目標(biāo)像素坐標(biāo)和GPS定位系統(tǒng)輸出的定位數(shù)據(jù)、航空姿態(tài)測(cè) 量系統(tǒng)輸出的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到各目標(biāo)的地理坐標(biāo)； 圖像生成單元，用于將各目標(biāo)的地理坐標(biāo)與所述合成圖像進(jìn)行疊加，得到多目標(biāo)地理 定位的電子地圖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于航空相機(jī)的圖像成像系統(tǒng)，其特征在于， 所述目標(biāo)定位單元包括： 視線向量構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述單片面陣CCD傳感器的成像原理，結(jié)合所述各目標(biāo) 像素坐標(biāo)構(gòu)造各目標(biāo)的視線向量； 像元視線角計(jì)算模塊，用于根據(jù)各目標(biāo)的視線向量計(jì)算其與圖像中心主目標(biāo)的像元視 線角； 方位計(jì)算模塊，用于根據(jù)相機(jī)內(nèi)部的激光測(cè)距機(jī)測(cè)量得到主目標(biāo)與飛機(jī)之間的距離， 根據(jù)相機(jī)內(nèi)部的角度編碼器測(cè)量得到相機(jī)光軸相對(duì)飛機(jī)平臺(tái)的方位角和高低角，結(jié)合各目 標(biāo)和主目標(biāo)之間的像元視線角計(jì)算出各目標(biāo)與飛機(jī)平臺(tái)的角度與距離關(guān)系； 地理坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于結(jié)合GPS定位系統(tǒng)輸出的飛機(jī)位置數(shù)據(jù)、航空姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng) 輸出的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)齊次坐標(biāo)變換方法計(jì)算出單幅圖像中多個(gè)目標(biāo)的地理坐標(biāo)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于航空相機(jī)的圖像成像系統(tǒng)，其特征在于， 所述圖像拼接單元包括： 圖像配準(zhǔn)模塊，用于采用FAST角點(diǎn)檢測(cè)算法對(duì)校正后的序列圖像提取特征點(diǎn)，采用 BRISK算子作為特征點(diǎn)描述符，利用漢明距離計(jì)算相鄰圖像間特征點(diǎn)的相似度進(jìn)行匹配，得 到相鄰圖像之間的單應(yīng)矩陣； 圖像融合模塊，用于按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接次序，按照所述拼接 次序和相鄰圖像之間的單應(yīng)矩陣進(jìn)行拼接得到一幅寬視場(chǎng)的合成圖像。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于航空相機(jī)的圖像成像方法及系統(tǒng)，該圖像成像方法包括：對(duì)航空相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行畸變校正，得到校正后的序列圖像；對(duì)校正后的序列圖像按照?qǐng)D像的拍攝順序或者拍攝時(shí)間確定拼接次序，結(jié)合相鄰圖像間的單應(yīng)矩陣得到合成圖像；從航空相機(jī)拍攝的圖像中檢測(cè)出靜止和/或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的像素坐標(biāo)，并進(jìn)行畸變校正得到多個(gè)目標(biāo)像素坐標(biāo)；將各目標(biāo)像素坐標(biāo)和GPS定位系統(tǒng)輸出的定位數(shù)據(jù)、航空姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)輸出的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到各目標(biāo)的地理坐標(biāo)；將各目標(biāo)的地理坐標(biāo)與合成圖像進(jìn)行疊加，得到多目標(biāo)地理定位的電子地圖。
【IPC分類】G06T3-40, G06T5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104835115
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510229122
【發(fā)明人】劉晶紅, 周前飛
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日