[发明专利]一种基于阴影的飞行器落点单目测量方法

权利要求书

1.一种基于阴影的飞行器落点测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将相机放置在高处，使得相机视场能够将落点区域覆盖完全且能够观测到目标阴影所在的靶面，并在靶面布设3个标志点；利用太阳光线或者光源对目标出现的区域进行补光，使得目标在靶面形成阴影，补光区域为每次测量任务中要求的落点需要覆盖的区域；

步骤2、当目标进入相机视场后，拍摄一张目标及阴影图像，此时目标不必位于或者接近靶面，利用特征线提取算法提取图像中目标的轴线以及目标阴影的轴线，得到两条轴线的表达式，如下。

其中，u和v分别为图像像素坐标系下的分量，a₁,b₁,c₁为提取目标的轴线后相应直线的参数，a₂,b₂,c₂为提取阴影的轴线后相应直线的参数，此时均为已知量，求解方程组(1)，得到目标触靶时刻，即落点所在的成像位置(u_t v_t)；

步骤3、利用三维测量设备，对3个标志点的三维坐标进行测量，得到坐标为(X_i Y_i Z_i),i＝1,2,3；根据3个标志点的坐标，利用相机P3P标定算法，对相机外参数进行标定，得到3×3的旋转矩阵R，以及3×1的平移向量t；

步骤4、利用3个标志点坐标，采用公式(2)获取靶面方程

得到靶面方程为AX+BY+CZ＝1；

步骤5、根据步骤2中的落点所在的成像位置(u_t v_t)，和步骤3得到的旋转矩阵R，以及平移向量t，得到成像关系如下

其中，A为相机内参数矩阵，由于使用的为已知的相机，其所有参数已知，因此A为已知量；M＝A·[R t]为3×4的矩阵，已知；zc为相机坐标系下的目标三维坐标的Z轴分量，未知；(X_t Y_t Z_t)为本发明需求解的落点坐标，待求解；消除zc得到两个方程，如下。

该等式实为经过落点(X_t Y_t Z_t)以及相机光心的空间直线，落点位于该直线上，具体位置未知；

步骤6、线面交会求解落点

由于落点位于靶面上，因此满足等式

AX_t+BY_t+CZ_t＝1 (5)

联合等式(4)和(5)即能够求解落点。

2.根据权利要求1所述的一种基于阴影的飞行器落点测量方法，其特征在于，所述三维测量设备为RTK或者全站仪。