[发明专利]一种水土流失情况测定的方法

权利要求书

1.一种基于立体视觉的图像三维重建方法，其特征在于，方法包括：

步骤一，采集图像

采集目标区域某一时刻时间窗口的图像；

步骤二，区域分块

按采集时间先后对所有图像进行序列标号；每连续多帧图像为一任务区块；相邻区块与区块之间有重叠图像，重叠部分的图像有相同序列标号；

步骤三，三维重建

对步骤二得到的各区块分别采用立体视觉技术进行三维重建，得到各区块的三维点云；

对各区块三维点云的各三维点进行编号，得到各三维点的编号特征；任意三维点A的编号特征为[(A₁，a₁),(A₂，a₂),…,(A_n，a_n),…,(A_N-1，a_N-1),(A_N，a_N)],其中：n＝1,2,3,…,N；N为三维点A对应的原始图像的张数，N取正整数；A_n为三维点A对应的所有原始图像中某一图像n的ID号；a_n为三维点A在ID号为A_n的原始图像上的SIFT特征点的ID号,(A_n，a_n)为编号特征的编号元组；

步骤四，拼接

(1)确定邻接区块

①寻找有重叠图像的相邻区块与区块之间的同名点:相邻区块与区块之间的某两个三维点的编号特征交集包括至少一个编号元组时，两个三维点为同名点；

②两个区块的同名点的个数占其中一个区块中总三维点数的10％以上时，这两个区块为邻接区块；

③同名点个数占区块中三维点个数比例最高的区块为母站；

(2)邻接区块拼接

以母站为基准对其他区块进行拼接：

(2.1)确定稳定的同名点

①构建同名边

对于两个邻接区块，分别在各区块中利用区块中的同名点组合构建边网，并计算每条边的长度；其中一个区块中有n个同名点，则该区块中组合构建的边网有条边，两个邻接区块之间具有组同名边，同名边对应同名点；

②确定稳定的同名点

邻接区块之间的各组同名边中两条边长度的比值构成比例数组，比例数组包括个数值；采用基于拉依达准则(3σ准则)的奇异数据滤波法对个数值进行检验，得到可靠数值点，可靠数值点对应的同名点作为稳定的同名点；

③基于稳定的同名点做两个邻接区块之间的旋转、平移、缩放参数的计算，从而完成两个区块之间的拼接；

完成所有邻接区块之间的拼接后得到该时刻下测量区域的点云集合，去除点云集合中观测区域之外的点云，得到该时刻下测量区域的三维点云。

2.一种水土流失情况测定方法，其特征在于，方法包括：

步骤A，构建参考面：采集目标区域降雨前的图像，执行权利要求1所述步骤二至步骤四，利用所得三维点云中的多个三维点拟合得到的平面为参考面；

步骤B，获取不同时刻目标区域下雨时的三维点云：每一时刻的图像采集和处理执行权利要求1所述步骤一至步骤四；

步骤C，统一坐标系：将降雨时各时刻三维点云的坐标统一到同一坐标系 下；

步骤D，计算各时刻参考面以下的DEM体积量:将某时刻的三维点云内插得到对应的DEM数据，计算该时刻参考面以下的DEM体积量；

步骤E，相邻时刻参考面以下的DEM体积量差值为相邻时刻时间段内的土壤侵蚀量。

3.权利要求2所述的水土流失情况测定方法，其特征在于，步骤A和步骤B的图像采集包括：采集目标区域某一时间窗口的图像，所采集图像的重叠度至少为5度；单位平方米内，在10-12秒内采集图像的数量为120-240帧，且单位平方米至少采集120帧。

4.权利要求2所述的水土流失情况测定方法，其特征在于，所述目标区域设有多个标靶。

5.如权利要求3所述的水土流失情况测定方法，其特征在于，所述时间窗口时长：15-180s。

6.如权利要求3所述的水土流失情况测定方法，其特征在于，步骤二按采集时间先后对所有图像进行序列标号，每连续50-230帧图像为一任务区块；相邻区块与区块之间有图像重叠，重叠图像的帧数占两个相邻区块中每个区块内图像帧数的30％-45％。