[发明专利]一种无控制点下的单幅无人机影像定位方法

权利要求书

1.一种无控制点下的单幅无人机影像定位方法，其特征在于，包括：

(1)获取单幅原始无人机影像U、相机内参数I以及拍摄无人机影像U时的无人机位姿参数POS，解算无人机影像U在大地坐标系中的位置；

(2)将无人机影像U在大地坐标系中的坐标转换到Web Mercator投影坐标系下；从网络地图中爬取对应位置的卫星影像S；

(3)求解无人机影像U与卫星影像S在图像坐标系之间的位置变换关系T₁，将无人机影像U叠加在卫星影像S上显示，完成无人机影像U在卫星影像S的粗定位；

(4)基于训练好的卫星影像建筑物提取预训练模型和无人机影像建筑物提取预训练模型分别提取卫星影像S和无人机影像U中的建筑物，得到两幅二值图像；

(5)分别提取两幅二值图像中的所有建筑物对象，计算无人机影像U对应的二值图像中的建筑物对象与卫星影像S对应的二值图像中每个建筑物对象的相似度，确定候选建筑物匹配对象；

(6)获取各建筑物匹配对象在各自二值图中与其他建筑物对象的空间关系，保留满足设定空间关系条件的建筑物匹配对象；

(7)在满足设定空间关系条件的建筑物匹配对象中，提取无人机影像中的建筑物对象外轮廓组成源点集，提取卫星影像中的建筑物对象外轮廓组成目标点集，求解源点集与目标点集的点集变换矩阵T₂，并将其作为无人机影像U到卫星影像S的映射关系，校正步骤(3)中无人机影像U在卫星影像S中的位置。

2.根据权利要求1所述的无控制点下的单幅无人机影像定位方法，其特征在于：步骤(1)中，相机内参数I包括：相机焦距f、相机的像主点偏移量(x_offset，y_offset)；无人机位姿参数POS为无人机自身携带定位设备获取的位姿参数，包括经度Longitude、纬度Latitude、高度Altitude、航向倾角φ、旁向倾角ω、像片旋角κ六个参数。

3.根据权利要求1所述的无控制点下的单幅无人机影像定位方法，其特征在于：步骤(1)中，解算无人机影像U在大地坐标系中的位置，方法如下：

(1.1)，根据相机内参数I纠正影像畸变和失真；

(1.2)，根据航向倾角φ、旁向倾角ω、像片旋角κ将无人机影像U中四个角的像点U_i(x_a，y_a，-f)转换到像空间辅助坐标系为

(1.3)，根据摄影测量理论中的共线方程，完成像空间辅助坐标系到物方坐标系的转换，解得物点S_i(X_A，Y_A，Z_A)。

4.根据权利要求1所述的无控制点下的单幅无人机影像定位方法，其特征在于：步骤(2)中，从网络地图中爬取对应位置的卫星影像S，方法如下：将步骤(1.3)解算出来的物点坐标S_i(X_A，Y_A，Z_A)转换到浏览器的网络地图Web Mercator投影坐标系下，从网络地图中爬取影像四个角点范围内的影像瓦片，组成对应的卫星影像S。

5.根据权利要求1所述的无控制点下的单幅无人机影像定位方法，其特征在于：步骤(3)，方法如下：根据无人机影像U其像点U_i在图像坐标系中的位置I_U(u_x，u_y)和卫星影像S其物点S_i在图像坐标系中的位置I_S(s_x，s_y)，计算3*3的变换矩阵T₁；将整幅无人机影像U按照T₁做透视变换得到粗定位的无人机影像U_coarse，并将其在卫星影像S上叠加显示，至此完成无人机影像U在卫星影像S的粗定位。