[发明专利]一种机动站自动目标检测与空间定位方法

说明书

本发明公开一种地理对象自动检测与定位方法，包括以下步骤：移动站采集硬件配置设计、影像采集方法、地理对象自动目标检测、影像像素框反算地理像素框、单一对象多空间位置点拟合最佳位置点。从而实现快速获取地理对象的地理坐标，为巡检工作提供方法支撑，地理对象目标检测算法以SSD(Single Shot MultiBox Detector)算法为基础进行集成与改进，影像像素框反算地理像素框算法以基于单台相机及两个方位的空间交汇算法SIOCTL为基础进行集成与改进，从而满足集成设计需求。

技术领域

本发明属于计算机视觉、数字近景摄影测量、地理信息系统领域，具体涉及一种集成SSD-SIOCTL算法的机动站自动目标检测与空间定位方法。

背景技术

车载移动测量系统(Mobile Mapping Systems for Land Vehicles,或者称为Vehicle-Borne Mobile Mapping Systems)也以汽车作为遥感平台，安装了高精度动态GNSS(Global Navigation Satellite System)和高动态载体测姿传感器IMU(InertialMeasurement Unit)，基于GNSS/IMU组合定位定姿传感器使车载系统具有直接地理定位DG(Direct Georeferencing)的能力。

本发明借鉴国内外移动车载测图系统相关技术及其最新研究成果，分析现有移动测量系统的工作机理；重点研究移动车载测图系统数据处理方面的关键技术，使移动车载测图系统的理论与工程应用相结合，探究移动车载测量系统的基础理论，研究车载系统的校验方法，解决基于车载系统序列影像的匹配与立体定位等方法，设计一套完整的地理对象自动检测与定位方法流程，从而实现地理对象的自动目标检测，快速获取地理对象的地理坐标。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种机动站自动目标检测与空间定位方法，能够快速获取地理对象的地理坐标，为巡检工作提供方法支撑，可在巡查监管领域可广泛应用，有效降低人工目标查看工作量、提升巡查效率，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。

技术方案：本发明的一种机动站自动目标检测与空间定位方法，包括如下步骤：

步骤1、移动站采集进行硬件配置：在移动平台上集成有单目工业级全景相机、惯性测量单元IMU、速度编码器、同步器、全球定位系统GPS和计算机等硬件设备来完成对地理对象的自动检测与定位；

步骤2、采集影像：移动平台以正常速度行驶过程中，通过单目工业级全景相机实时进行实景影像获取，并生成全景影像；且姿态测量系统POS同步实时记录移动平台的行驶轨迹，即：通过速度编码器和同步器获取移动平台的速度和加速度信息，通过GPS获取单目工业级全景相机的实时位置信息、通过IMU获取单目工业级全景相机的实时外方位参数信息；

步骤3、对地理对象进行自动目标检测，顾及目标检测算法对样本规模的要求，除通过机动站相机拍照方式采集数据外，还通过互联网爬虫、样本翻折旋转等方式进行样本数量的增加，即先对规模样本进行对象分类、标签定义，然后在地理对象自动目标检测算法SSD基本模型基础上根据需求改进，构建并训练适用于目标需求的深度学习目标检测模型，最后将该目标检测模型应用于目标地理对象的监测中；

步骤4、获取像素地理对象和空间坐标：先根据影像像素框反算地理像素框法SSD识别出的地理对象得出识别框像素坐标，通过使用尺度不变特征变换SIFT搜索相邻站点的图片并完成特征点提取和特征点匹配；然后通过随机抽样一致法RANSAC消除错误匹配以减小误差；最后利用数字摄影测量中前方交会方法实现对象的地理定位，计算其空间坐标；

步骤5、拟合出多空间位置点的最佳位置点：移动平台移动时，其拍摄过程中对同一地物进行多次拍摄，并将含有同一对象的影像经过SSD识别后，不同的影像方位和尺度差异使得同一对象定位至空间中往往有存在多个位置不完全相同的坐标点，最后通过RANSAC算法寻找最优位置点。