[发明专利]一种适用于坡面测量的无人机航拍图像校准方法

权利要求书

1.一种适用于坡面测量的无人机航拍图像校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立具有坡面角度Slope、坡面图像方位角Azimuth、坡面图像比例尺SlopeScale和图像原点Origin四个参数的图像校准模型；

b、采集包括曝光点俯仰角度GimbalPitch-1、曝光点方位角GimbalAzimuth-1、曝光点地理坐标DroneLocation-1、曝光点飞行高度H1、地面站地理坐标DeviceLocation-1以及地面站海拔h1的坡面图像数据，并根据采集的数据计算出坡面角度Slope和坡面图像方位角Azimuth；

c、坡面角度Slope和坡面图像方位角Azimuth计算完成后，测量垂直距离Length；

d、判断是否有测距模块，如果有，则采用测距模块进行测量，获取垂直距离Length；如果否，则进行无测距模块测量，通过采集校准点代换成垂直距离Length；

e、根据所获取的垂直距离Length，计算出坡面图像比例尺SlopeScale；

f、计算出图像原点Origin的地理三维坐标以及目标点的地理三维坐标，完成校准。

2.根据权利要求1所述的适用于坡面测量的无人机航拍图像校准方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

b1、控制无人机飞行到坡面上方，且保持无人机水平位置不变；

b2、判断是否知晓坡面角度Slope的值，如果是，则输入坡面角度Slope的值，自动调整云台与坡面垂直，并进入步骤b4；如果否，则进入步骤b3；

b3、判断是否有测距模块，如果是，则利用坡度代换模块求出坡面角度Slope，并自动调节云台与坡面垂直，进入步骤b4；如果否，则手动调节云台与坡面垂直，并进入步骤b4；

b31、将无人机驶至待测坡面的上空区域，确保待测坡面在取景范围内；

b32、调节并固定云台位置，记录坡面起始位置校准点A的拍摄距离Length-A、曝光点俯仰角度Gimbal-A以及曝光点高度H-A；

b33、记录坡面上与云台在同一水平面的校准点B的拍摄距离Length-B、曝光点俯仰角度Gimbal-B以及曝光点高度H-B；

b34、根据曝光点俯仰角度Gimbal-A和曝光点俯仰角度Gimabal-B得到校准点A的拍摄距离Length-A与校准点B的拍摄距离Length-B之间的夹角rad；

b35、根据三角函数，得到曝光点垂直于坡面的拍摄距离Length-Temp；

b36、根据拍摄距离Length-Temp和校准点A的拍摄距离Length-A，利用勾股定理，求得拍摄距离Length-Temp和校准点A的拍摄距离Length-A之间的夹角rad-Temp；

b37、根据夹角rad-Temp和曝光点俯仰角度Gimbal-A，计算出曝光点与坡面垂直时的云台角度Gimabal-Slope＝90°-(rad-Temp+Gimbal-A)；

b38、计算出坡面角度Slope＝90°-Gimbal-Slope；

b4、当调节无人机飞行高度及曝光点俯仰角度至曝光点与坡面垂直时，触发采集信号，采集当前坡面地图影像资料；

b5、记录曝光点俯仰角度GimbalPitch-1、曝光点方位角GimbalAzimuth-1、曝光点地理坐标DroneLocation-1、曝光点飞行高度H1、地面站地理坐标DeviceLocation-1以及地面站海拔h1；

b6、计算坡面角度Slope和坡面图像方位角Azimuth，其中：

坡面角度Slope＝90°-GimbalPitch-1；

坡面图像方位角Azimuth＝GimbalAzimuth-1。

3.根据权利要求1所述的适用于坡面测量的无人机航拍图像校准方法，其特征在于，所述步骤d中有测距模块的情况下进行测距的步骤包括：

d1、测距模块位于摄像头一侧，且测距模块与曝光点同步移动；

d2、测量出曝光点到摄像头对焦点的真实距离Distance；

d3、计算出垂直距离Length＝Distance。