[发明专利]一种基于城市实景的导航方法

权利要求书

1.一种基于城市实景的导航方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

数据采集：通过采集设备对实景影像数据进行影像采集；通过GPS定位设备对GNSS数据进行数据采集；

数据处理：调取采集的实景影像中相邻的两幅影像；对两幅实景影像进行特征点提取，并进行特征点的初始匹配，获取初始匹配点集，通过特征点之间的空间几何关系约束，并根据此约束筛选匹配点，获得新的匹配点集，计算变换矩阵；根据获得的变换矩阵、将获取的第二幅图像进行透视变换；采用加权平均法对两幅图像进行镶嵌，获得宽视角图像；分别读取实景影像数据和GNSS坐标文件中的时间戳，并根据时间配准公式将影像的拍摄时间转换至GNSS时间坐标系下，将具有相同时间的影像和位置坐标进行关联并将其进行数据存储；

数据存储：将系统处理好的实景序列影像数据存储至数据库中，将关联好的位置点和影像数据存储至数据库中，并将其存储路径更新至数据库中；

数据调用：根据当前GPS位置获取其位置点坐标；依据GPS位置点坐标通过距离解算公式获取数据库中的最近邻影像点坐标，对该影像点关联影像进行获取；根据当前位置获取平移向量和旋转矩阵；

所述数据处理包括如下步骤：

图像拼接：调取采集的实景影像中相邻的两幅视图；通过SIFT算子基于尺度空间的局部特征描述算法，对两幅实景影像进行特征点提取，并进行特征点的初始匹配，获取初始匹配点集，通过特征点之间的空间几何关系约束，通过此约束筛选匹配点，获得新的匹配点集，计算变换矩阵；根据获得的变换矩阵、将获取的第二幅图像进行透视变换；采用加权平均法对两幅图像进行镶嵌，获得宽视角图像；

位置关联：分别读取实景影像数据和GNSS坐标文件中的时间戳，并根据时间配准公式将影像的拍摄时间转换至GNSS时间坐标系下，将具有相同时间的影像和位置坐标进行关联并将其进行数据存储；

所述数据调用包括如下步骤：

获取当前位置点坐标：根据当前GPS位置获取其位置点坐标；

获取最近邻影像:依据GPS位置点坐标通过距离解算公式获取数据库中的最近邻影像点坐标，对该影像点关联影像进行获取；

利用当前位置对影像进行视角变换：根据当前位置获取平移向量和旋转矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于城市实景的导航方法，其特征在于，所述图像拼接包括如下步骤：

调取实景影像1：调取采集的实景影像1中相邻两幅影像中的左视图；

调取临接实景影像2：调取采集的实景影像1中相邻两幅影像中的右视图；

特征点提取：通过SIFT算子基于尺度空间的局部特征描述算法，对两幅实景影像进行特征点提取；

特征点匹配：提取图像特征点，并进行特征点的初始匹配，获取初始匹配点集，通过特征点之间的空间几何关系约束，通过此约束筛选匹配点，获得新的匹配点集，计算变换矩阵；

变换矩阵求解：根据新的匹配点对，计算单应性变换矩阵H，其解算公式如下：

AH＝b

式中：

式中：

A--是由点的坐标构成的矩阵

b--是由点的坐标构成的矩阵

(x₁,y₁)和(x₁’y₁’)--一对新的匹配点对的坐标；

(x₂,y₂)和(x₂’y₂’)--一对新的匹配点对的坐标；

(x₃,y₃)和(x₃’y₃’)--一对新的匹配点对的坐标；

(x₄,y₄)和(x₄’y₄’)--一对新的匹配点对的坐标；

图像变换：根据获得的变换矩阵、将获取的第二幅图像进行透视变换；

图像镶嵌：采用加权平均法对两幅图像进行镶嵌，设图像M₁和M₂为两幅待拼接图像，图像M为镶嵌后图像，权值是通过计算该像素点到重叠区域边界的距离来确定的，镶嵌后图像中各点的灰度值为：

上式中：

f₁(x,y),f₂(x,y)和f(x,y)--三幅图像在像素点(x,y)处的灰度值；

d₁和d₂--表示权重，一般取d_i＝1/width，width表示重叠区域的宽度，且d₁+d₂＝1,0＜d₁,d₂＜1；

获得宽视角图像：通过图像镶嵌获得宽视角的图像。