[发明专利]一种三维数字地图与实时光电视频同步关联方法

权利要求书

1.一种三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取载机实时位姿传感器数据以及光电瞄准线实时数据，计算载机的空间位置转换矩阵和空间姿态转换矩阵；

S2：静态三维场景生成；

S3：实时光电图像获取；

S4：动态合成视觉图像生成；

S5：光电图像与合成视觉图像进行帧同步；

S6：三维数字地图多视角多量程变换。

2.如权利要求1所述的三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，所述步骤S1中，载机实时位姿传感器数据包括载机位置参数和姿态参数，位置参数包括经度、纬度、高度，分别记为L、B、H，位置数据以地理坐标系为基准，经度、纬度单位为度，姿态参数包括航向角、俯仰角、横滚角，分别记为a、p、r，单位为度，该角度以东北天坐标系为基准；光电瞄准线姿态数据包括瞄准线的俯仰角和方位角，分别记为a_los、p_los，该角度以载机坐标系为基准。

3.如权利要求2所述的三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，所述步骤S1中，空间位置转换矩阵记为M_pos：

其中，n,u,v是转换坐标系下的基向量，nx，ny，nz分别是向量n的x，y，z分量，ux、uy、uz分别是向量u的x，y，z分量，vx、vy、vz分别是(向量v的x，y，z分量)，其计算采用如下公式：

n＝(cosLcosB,sinLcosB,sinB)

vpx是地心坐标下的载机位置vp的x分量，vpy是地心坐标下的载机位置vp的y分量，vpz是地心坐标下的载机位置vp的z分量，计算采用如下公式：

vpx＝(N+H)cosBcosL

vpy＝(N+H)cosBsinL

vpz＝[(N(1-e²)+H]sinB

其中，L，B分别是上述步骤中采集得到的载机位置数据中每一帧的经度和纬度，N为卯酉圈半径，e²为第一偏心率，分别采用如下计算公式：

上式中，a，c分别为地球椭球体模型的长半径和短半径，

a＝6378137.0m

c＝6356752.3142m。

4.如权利要求3所述的三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，所述步骤S1中，空间姿态转换矩阵计算过程如下：

首先根据载机的姿态数据构建四元数，记为q:

其中，a，p，r分别为上述步骤中采集得到的载机的航向角、俯仰角、横滚角；

5.如权利要求4所述的三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，所述步骤S2中，静态三维场景生成包括：

2.1单块规则高程地形数据可视化

高程数据的形式为规则网格高程数据文件形式，对规则网格高程数据文件进行解析，根据高程数据进行模型视点变换、透视投影变换、视口变换，生成单块规则高程地形数据的网格化三维模型；

2.2海量数据组织方法

海量地形数据由单块规则高程地形数据组成，以四叉树多分辨率方法对多块规则高程地形数据进行组织，生成大规模的三维地形场景模型；

2.3基于纹理的映射方法

以卫星影像为纹理，在大规模的三维地形场景表面映射卫星纹理，生成超大规模真实效果的三维地形场景，三维场景记为SCENE_stategraph。

6.如权利要求5所述的三维数字地图与实时光电视频同步关联方法，其特征在于，所述步骤S3中，机载光电系统实时光电图像由光电转塔发送，不同传感器的帧率不同，根据帧率接收每一帧图像数据，记为f_eo(x,y,t)，作为后续配准融合步骤的输入。