[发明专利]一种针对倾斜摄影的像素级空间信息记录方法

说明书

一种针对倾斜摄影的像素级空间信息记录方法，能够从任意无人机拍摄的倾斜摄影照片中记录像素级别的空间信息。该方法包括以下步骤：首先，利用三维软件将照片生成为三维模型和记录相机参数的XML文件；其次，对倾斜摄影照片的所有二维像素点进行反投影；最后，根据反投影结果计算并记录经度、纬度、高度信息，本方法的优点是能够自动从倾斜摄影照片中自动化计算出经度、纬度、高度信息并记录，最为重要的是利用了坐标转换的矫正方法，对空间信息记录的准确性有很好的保证。

技术领域

本发明涉及一种无人机倾斜摄影的像素级别空间信息记录方法，特别是可应用于无人机倾斜摄影领域实现倾斜摄影照片的像素级空间信息的记录。

背景技术

无人机倾斜摄影作为一种新兴的航空摄影技术，颠覆了传统测绘的作业方式。该技术通过无人机低空多位镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取。

无人机倾斜摄影在拍摄时会同时获取照片的曝光时间、平面位置、航高、大地高、飞行姿态等数据，最终在每张照片的TIFF标签内记录照片的整体空间信息。

当前无人拍摄的照片像素可达千万甚至上亿级别，仅仅利用无人机照片的整体空间信息无法全面地表示照片中的每一个像素点的具体空间信息。但是，无人机照片中像素级别的空间信息对于检索地理信息又至关重要。因此，如何记录倾斜摄影照片中像素级别的空间信息成为了一个新的难题。

发明内容

为了记录倾斜摄影的像素级别的空间信息，本发明提供了一种计算倾斜摄影照片的像素点与GPS、高度对应关系的方法，用以解决像素级的空间信息记录问题。

该方法的具体步骤如下：

步骤1、利用三维软件将照片生成为同时记录三维模型和记录相机参数的XML文件，其中包括对倾斜摄影照片的所有二位像素点进行反投影，将倾斜摄影照片中的每一个二维像素点投影至三维模型中，其中公式为：

F·D(П(O·R(X-C)))＝x-x₀

其中，X为投影后的三维坐标，x为输入像素点的二维坐标，x₀为照片的主点，C是表示相机中心位置的三维列向量，R是表示相机旋转的3×3旋转矩阵，O是一个3×3大小的相机轴矩阵，F为相机矩阵，其中f为相机的焦距，s为倾斜参数，p为像素比率，Π为透视投影函数，函数的定义如下：u,v,w分别为函数中的三个参数,D为畸变方程，方程的定义为：

其中r²＝u²+v²，u,v分别为方程中的两个参数，k₁，k₂，k₃，P₁，P₂为XML文件中记录的相机畸变参数；

步骤2、根据反投影结果计算并记录经度、纬度、高度信息。

进一步，所述步骤1的反投影会建立三维空间坐标系，三维空间系有利于统一不同倾斜摄影反投影之间的单位。

进一步，所述步骤1的反投影的结果是三维空间坐标系中的坐标点。

进一步，所述步骤2的空间信息计算方法，将三维直角坐标系上的X、Y、Z转换为世界标系上的经度、纬度、高度，通过转换，便可生成可记录的空间信息。

本发明的技术构思是：利用三维软件生成的三维模型和XML文件，提供了一种新型的像素级空间信息记录方法，为快速检索检索地理信息提供了数据基础。

本发明的优点在于：结合三维模型和二维照片，利用二维、三维投影为二维到三维的计算提供了桥梁，利用坐标转换的矫正方法，对空间信息记录的准确性有很好的保证。

附图说明

图1为逐像素空间信息记录流程图