[发明专利]一种基于多源传感数据融合处理的图像消旋方法和系统

权利要求书

1.一种基于多源传感数据融合处理的图像消旋方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取实时的图像数据，通过转台内部的编码器实时获得转台的航向角和俯仰角，同时通过转台方位框架的横滚陀螺，实时获得横滚方向的倾斜角；通过惯导系统，实时获取到地理坐标系的姿态角，包括横滚角、航向角、俯角仰；

步骤2：建立相机坐标系、成像坐标系、像素坐标系；

步骤3：将地理坐标系转换成最终的像素坐标系；

步骤4：将角度信息转换成图像像素坐标的坐标值；

步骤5：利用图像处理算法，对每个方向上的像素偏差做一个补偿，以实现多源传感数据融合处理的图像消旋。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述地理坐标系即地物目标所在的三维空间坐标系，选择地面作为Z坐标轴即Z＝0平面，X、Y坐标轴方向选择Z＝0平面上任意位置的坐标轴，并满足右手坐标系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

所述相机坐标系为三维坐标系，选择以相机光心为原点，相机光轴为Z轴，相机坐标系的X轴与Y轴分别与面阵探测器的宽度和高度平行；所述面阵探测器指的是相机内部的平面传感器；

所述成像坐标系为二维坐标系，以光轴与图像平面的交点为原点(0,0)，X轴和Y轴分别沿着图像宽度方向和高度方向，成像坐标系代表三维点投影到图像平面的绝对坐标；

所述像素坐标系为二维坐标系，以图像焦平面左上角为原点(0,0)，X轴和Y轴分别沿着图像的宽度方向和高度方向，X轴和Y轴上的坐标值归一化为以单像素的宽度和高度为单位。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3-1，地理坐标系转换成相机坐标系：设地理坐标系中心O在相机坐标系中的坐标为(x₀,y₀,z₀)，则从地理坐标系原点平移到相机坐标系原点的平移矢量T＝[x₀,y₀,z₀]；相机坐标系由地理坐标系通过旋转矩阵R和平移到T得到，则三维点在相机坐标系的坐标(x,y,z)和地理坐标系中的坐标(X,Y,Z)的坐标关系满足：

其中，C为相机坐标系中的点；

R表示一个旋转矩阵，表示从地理坐标系转换到相机坐标系的空间变化，R(YZ)表示横滚角，R(XY)表示航向角，R(XZ)表示俯仰角：

则R＝R(YZ)R(XZ)R(XY)，其中α、β、γ分别表示横滚角、航向角、俯仰角；

步骤3-2，相机坐标系转换为成像坐标系：对于相机坐标系中的三维点M和成像点m，投影过程表示为：

P＝NC，

其中，f表示像距，即像到镜头之间的距离；

其中，三维点M坐标为(X,Y,Z)，成像点m坐标为(x_p,y_p)，为3*3矩阵，P为从相机坐标系转换为成像坐标系的点；

步骤3-3，成像坐标系转换为像素坐标系：成像坐标系中的X轴和Y轴上的坐标值归一化为像素大小为单位，即将X轴和Y轴上的坐标值分别除以单个像素的宽度和高度；将成像坐标系的中心平移到像素坐标系的原点；设成像坐标系中心所在的像素坐标为(cx,cy,1)，像元的宽度和高度分别为px和py，利用矩阵M表示图像从成像坐标系到像素坐标系的变化：

其中，cx，cy分别为成像坐标系中心所在的像素横坐标和纵坐标；

其中，为3*3的矩阵；

步骤3-4，通过如下公式将地理坐标系转换成像素坐标系：

其中，XW、YW、ZW分别表示地理坐标系中的X轴、Y轴和Z轴的坐标值。