[发明专利]一种单幅图像的几何量测的方法

权利要求书

1.一种单幅图像的几何量测方法，其特征在于：包括：根据选定的参考平面、待量测图像的图像参数、摄像机参数和摄像机当前高度和俯仰角，获取待量测图像上任一点对应的垂角和旋转角，根据欧氏距离公式，计算得到待量测图像上任意两点间的垂直高度差和空间距离；

所述摄像机参数包括摄像机焦距、水平视域角和垂直视域角；

所述摄像机高度为摄像机中心到参考平面的垂直距离；

所述俯仰角为摄像机光轴顺时针到铅垂线的夹角；

所述参考平面为用户指定的水平面。

2.根据权利要求1所述的一种单幅图像的几何量测方法，其特征在于：所述摄像机当前高度和俯仰角的获取步骤包括：

通过在摄像机视域范围内在任意高度水平放置长宽已知的矩形卡片，获取矩形卡片角点的物方坐标和对应的在待量测图像上的像方坐标，由物方坐标和像方坐标解算单应矩阵，通过单应矩阵的分解得到摄像机当前高度和俯仰角。

3.根据权利要求2所述的一种单幅图像的几何量测方法，其特征在于：在所述卡片角点的物方坐标和对应的在待量测图像上的像方坐标的步骤之前，包括：以矩形卡片的任意顶点为原点，建立局部坐标系；

所述单应矩阵表示为：

式中，λ表示一个任意的缩放因子，(u,v,1)表示矩形卡片角点在图像平面的齐次坐标，A、R、T分别表示内参矩阵、旋转矩阵和平移矩阵，(X,Y,Z)表示矩形卡片角点的物方坐标；摄像机高度由平移矩阵分解获得，俯仰角由旋转矩阵分解获得。

4.根据权利要求1所述的一种单幅图像的几何量测方法，其特征在于：所述获取待量测图像上任一点对应的垂角和旋转角的步骤包括：

对于待量测图像上任一点p(x，y)，计算其对应的垂角和旋转角φ；

式中，Height为待量测图像的高度，Width为待量测图像的宽度，β_H为摄像机的水平视域角，β_V为摄像机的垂直视域角，α为摄像机俯仰角；

式中，f为摄像机焦距；

在所述计算待量测图像上任意两点间的垂直高度差和空间距离的步骤之间包括：建立O-XYZ参考平面坐标系；

所述计算待量测图像上任意两点间的垂直高度差和空间距离的步骤包括：

在待量测图像上选择需量测的两个图像点p₁(x₁，y₁)、p₂(x₂，y₂)，将两个图像点p₁(x₁，y₁)、p₂(x₂，y₂)由垂直线映射至参考平面得到对应的映射点，并计算他们对应的参考平面坐标P₁(X₁，Y₁)、P₁′(X₁′，Y₁′)、P₂(X₂，Y₂)、P₂′(X₂′，Y₂′)；

计算两个图像点间的高度差H_s：

H_s＝|H_obj1-H_obj2| (11)

由欧氏距离公式计算两个图像点间的空间距离d_s：

式中，d_p为两个图像点间的参考平面距离：