[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

说明书

本发明提供了一种基于多源传感数据融合处理的图像消旋方法和系统，所述方法包括：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，实时获取到地里坐标系的姿态角，包括横滚、航向、俯仰。通过建立地理坐标系、相机坐标系、成像坐标系、像素坐标系等四种坐标系，以及通过对以上四种坐标系层层推导，将地理坐标系转换成像素坐标系。将角度信息转换成图像像素坐标的坐标值。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。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，尤其涉及一种基于多源传感数据融合处理的图像消旋方法和系统。

背景技术

车载光电平台在跟踪拍摄过程中，载机的姿态变化及目标的相对运动会引起光电平台视轴发生方位、俯仰等相对运动，导致拍摄图像产生旋转，给观察者带来困扰，不利于目标观察。为克服这种影响，对旋转图像进行消旋处理是十分必要的。随着计算机图像处理技术的快速发展，图像消旋处理技术在炮弹、导弹、航空航天、遥感遥测、科学探测及图像监控等领域中有着十分广泛的应用。传统的光学消旋系统加工难度大、功耗大、角度分辨率低、体积大。现有的电子消旋算法弥补了传统光学消旋系统的缺点，电子消旋算法作为一种行之有效的消旋方法得到大家的广泛关注。其最大的优点是提高图像消旋的精度以及速度。

发明内容

发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于多源传感数据融合处理的图像消旋方法(此处的多源传感是指获取视频时，得到采集时刻的三维角度信息)，可在不同的航向角、俯仰角、横滚角等复杂的场景中实现图像消旋。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；

此处提到的转台、转台方位框架的陀螺、惯导系统是通过一个光电系统提供的，该光电系统是和正特种装备有限公司使用的产品。

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。

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。

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。

步骤3包括：