[发明专利]一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统

说明书

本发明属于摄影测量技术领域，公开了一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统，所述基于序列海面影像的自动化相对定向方法，包括：读取一组不少于50对的海面影像序列；对影像序列进行畸变校准；选取影像序列的首幅影像对，在选取匹配区域内确定最大视差；提取左影像上特征点对，并剔除出差，得到n≥5个剩余特征点对；确定基于首幅影像对的控制方程组；初步相对定向；序列影像对的特征点对提取及粗差剔除；精确相对定向。为增加实用性，本发明提出首幅影像对的半自动化粗差点剔除方法和影像序列的粗差点和误差较大点剔除方法，以及初始值获取方法。实践表明，本发明能够实现立体相机稳定而快速的相对定向，满足立体摄影海浪测量的需求。

技术领域

本发明属于摄影测量技术领域，尤其涉及一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统。

背景技术

目前，严格意义上，波面高度场及其变化的空间同步观测是准确获取波浪方向-频率谱的唯一有效方法。作为目前唯一能够实现波高场空间同步观测的技术，近十年来立体摄影海浪观测技术得到快速发展。立体像对相对定向是恢复摄影时刻相邻两像片摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交，是立体摄影海浪测量技术的关键步骤，是实现海浪三维重构的前提，因此稳定而精确的相对定向技术具典型的实际意义。

作为摄影测量的基础问题和三维重构的关键步骤，相对定向技术一直是摄影测量重点研究的领域。已提出了多种相对定向方法，比如说“五点算法”、“八点算法”等，以及由其衍生的各种具体方程收敛算法，可以说对于大多数应用场景，相对定向问题已得到比较好的解决。

与陆地影像相对，海面影像纹理信息少，含有镜面反射，影像匹配中存在大量的粗差，即使正确匹配的同名点，实验表明其匹配精度也低于陆地近景测量中匹配精度低一个量级，实现基于海面影像的立体相机相对定向是目前立体摄影海浪测量丞待解决的问题。之前本发明提出了基于单张海面影像的立体摄影相对定向方法，然而实践表明当使用不同影像对进行相对定向时，表征基线方向的y旋转角可能有2°至3°的差。这种误差是比较大的，会来了较大的测量误差。究其原因，是由于受镜面反射影像，单张海面影像纹理信息丰富的特征点较少，当同名点对增加到一定数量后，如果人为提取更多的特征点对，可能引起相对定向精度降低。因此，亟需一种新的海面影像相对定向方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的基于单张海面影像的立体摄影相对定向方法，当使用不同影像对进行相对定向时，由于受镜面反射影像，单张海面影像纹理信息丰富的特征点较少，表征基线方向的y旋转角可能有2°至3°的差，误差较大，会带来较大的测量误差；当同名点对增加到一定数量后，如果人为提取更多的特征点对，可能引起相对定向精度降低。

解决以上问题及缺陷的难度为：通过增加海面影像对的数量增加有效的特征点对数量是解决上述问题的一个途径；但是如何在大量的特征点对中快速的剔除粗差点和匹配误差较大的点，保留有效特征点对，以获得精确的相对定向参数是目前面临的困难。

解决以上问题及缺陷的意义为：针对上述问题本发明提出了一种提出首副影像对的半自动化粗差点剔除方法和影像序列的粗差点和误差较大点剔除方法，以及初始值获取方法；能够稳定而快速的实现立体相机的相对定向，能够节省时间和成本，有利于摄影海浪测量技术的推广。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统，尤其涉及一种针对海浪测量的立体摄影相对定向定标新方法及系统。

本发明是这样实现的，一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法，所述基于序列海面影像的自动化相对定向方法包括以下步骤：

步骤一，读取一组不少于50对的海面影像序列；

步骤二，对影像序列进行畸变校准；

步骤三，选取影像序列的首幅影像对，在选取匹配区域内，确定最大视差；