[发明专利]一种基于影像角点匹配的电子地图实时视频镶嵌方法

说明书

本发明属于机载光电系统电子地图实时视频镶嵌技术领域，具体涉及一种基于影像角点匹配的电子地图实时视频镶嵌方法。为提高电子地图视频镶嵌的匹配精度，该方法实时获取地面视频影像，计算原始视频影像角点对应地面目标区域的经、纬度，并根据事先确定的影像镶嵌比例从原始视频影像中裁取待镶嵌的视频影像，并对待镶嵌的影像进行正射纠正；最后，计算待镶嵌视频影像的各角点在地理坐标下的经、纬度坐标，并逐一与电子地图对应经、纬坐标进行位置匹配，从而将视频影像镶嵌在电子地图上。本发明电子地图视频镶嵌位置精度高，且计算量小，能够满足电子地图视频镶嵌的实时性要求。

技术领域

本发明属于机载光电系统电子地图实时视频镶嵌技术领域，具体涉及一种基于影像角点匹配的电子地图实时视频镶嵌方法。

背景技术

随着空天地“三位一体”信息化作战和各军种部队对情报保障提出更高要求，对地侦察监视技术进入以高分辨率、高精度、全天候、大范围信息实时获取和快速处理为特征的新时期。当前，战场环境信息情报对信息化、体系化、透明化作战空间的构建极为关键。在空地一体化作战背景下，对己方和敌方作战区域的战场环境的了解和掌握必不可少，作战体系涉及侦察感知、指挥控制、精确打击、综合评估和立体防护等多个环节，都离不开对战场环境情报的搜集和实时态势感知的保障。空军要实现由陆地上空向海洋上空、由主权疆域向国家战略利益攸关区域的不断扩展、准确掌握作战区域目标态势变化情况、增强区域控制能力是必需的途径，而目标区域的态势感知和情报搜集，迫切需要将目标区战时侦察/监视高分辨率视频与全球数字地图相结合，提高侦察监视平台的远程区域感知能力，从而准确掌握目标区域的态势及变化，增强区域控制能力。

目标区域侦察/监视视频的电子地图视频镶嵌，是战场环境情报搜集和目标区实时态势感知的一种必要的技术手段。通过将光电广域侦察/监视平台的目标区域可见光和红外视频实时影像与高分辨率电子地图相结合，不仅可以对关注目标进行持续侦察和监视，还可以动态地掌握目标周围区域的战场环境，从而保障军队各级指挥员对当前战场态势和地理空间信息的全面了解和掌握。

目前，传统电子地图视频镶嵌方法，通过计算原始视频影像四个角点的地理坐标，直接将四个角点的地理坐标与电子地图上对应的地理坐标进行匹配，从而将视频图像镶嵌在电子地图上。该方法没有考虑原始倾斜摄影影像与电子地图影像之间的视角不一致问题，也没有考虑摄影光轴角度变化带来的镶嵌影像视频窗口的畸变问题，导致传统电子地图视频镶嵌方法性能较差，无法满足实战应用需求。传统电子地图视频镶嵌方法主要缺点，具体表现在以下两个方面：

(1)视频镶嵌位置精度差。镶嵌后的视频中景物无法与电子地图中的景物(房屋、道路、河流、山川等)相匹配；

(2)镶嵌视频图像畸变。随着所拍摄视频相机的光轴倾角的变化，尤其在光电平台倾斜角度较大时，镶嵌视频的窗口会发生扭曲且长宽比例严重失调。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对现有电子地图视频镶嵌方法存在的问题，如何提高电子地图视频镶嵌的匹配精度，并使镶嵌视频的窗口比例始终保持恒定。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于影像角点匹配的电子地图实时视频镶嵌方法，其包括以下步骤：

步骤1：光电系统对准目标区域，实时获取目标区域的原始视频影像；

步骤2：根据获取原始视频影像时，惯性导航设备给出的传感器位置和姿态信息、光电平台的角度信息，以及各影像角点的像素偏差角，计算原始视频影像四个角点对应地面位置在载机东北天坐标下的坐标；

步骤3：根据原始视频影像四个角点对应的载机东北天坐标系下的坐标，计算原始视频影像对应地面目标区域的各个参数；

步骤4：根据原始视频影像对应地面目标区域的各个参数，以及事先给定的实际镶嵌视频比例，计算待镶嵌影像的四个角点的像素坐标；