無人機(jī)影像抵消角元素的實(shí)現(xiàn)方法

張濤

摘要：本文提出一種基于透視變換的無人機(jī)影像抵消角元素的實(shí)現(xiàn)方法即保持透視光線不變，自主開發(fā)軟件來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)影像俯仰角，側(cè)翻角和旋轉(zhuǎn)角元素歸零處理。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)影像；透視變換；角元素；俯仰角；側(cè)翻角；旋轉(zhuǎn)角；歸零處理

1概述

在低空遙感領(lǐng)域，無人機(jī)低空航攝在地形圖測繪項(xiàng)目中的應(yīng)用越來越廣泛。由于無人機(jī)航攝系統(tǒng)自重小，自穩(wěn)性能差，載重有限制，很少有設(shè)備能夠加裝航攝穩(wěn)定云臺(tái)，這極易導(dǎo)致無人機(jī)平臺(tái)上拍攝的影像角元素偏大。比照在傳統(tǒng)的常規(guī)航空攝影測量項(xiàng)目中，嚴(yán)格要求主光軸垂直向下攝影，角元素超限的影像即視為有缺陷的影像，對(duì)于用于立體測量的影像更是嚴(yán)格要求了旋偏角的限差。針對(duì)這種現(xiàn)狀，從工程實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，本文提供一種基于透視變換，通過自主開發(fā)軟件對(duì)無人機(jī)影像角元素進(jìn)行歸零處理的實(shí)現(xiàn)方法。

2實(shí)現(xiàn)的工作流程

工作流程框圖如下：

3實(shí)現(xiàn)的算法原理

具體的算法步驟如下：（1）根據(jù)上述公式分析計(jì)算測區(qū)所有傾斜影像改正水平后的有效區(qū)域。（2）選取有效區(qū)中最大值，確定為全區(qū)影像統(tǒng)一的影像寬和高。（3）依據(jù)統(tǒng)一的影像寬和高參數(shù)對(duì)各個(gè)進(jìn)行透視變換和數(shù)字影像插值處理。

4自主開發(fā)軟件的使用簡介

4.1自主開發(fā)的軟件

本方案通過基于VC++6.0，OPENCV和GDAL/OGR自主開發(fā)數(shù)據(jù)處理軟件來實(shí)現(xiàn)。影像的讀取，存儲(chǔ)Erdas imagine格式采用GDAL庫，TIF，BMP，JPG，PNG影像格式采用OPENCV庫，影像的插值處理和透視變換等其它專業(yè)影像處理算法為提高處理效率和兼容性均采用底層開發(fā)。軟件主界面如下：

4.2讀取影像外方位元素信息創(chuàng)建傾斜影像改水平影像任務(wù)表

程序讀入影像外方位元素文件創(chuàng)建傾斜影像改水平影像任務(wù)表。

影像外方位元素文件格式為：

影像名

影像編號(hào)

Xs

Ys

ZsOmega（度）Phia（度）

Kappa（度）

4.3創(chuàng)建傾斜影像改水平影像集群處理任務(wù)表

利用4.2步驟得到的全測區(qū)原始傾斜影像改水平影像集群處理任務(wù)表。任務(wù)表采用shapefile文件進(jìn)行記錄，shapefile文件屬性表中包含程序通過分析全區(qū)所有影像之后確定的各張影像對(duì)應(yīng)的處理參數(shù)指標(biāo)。

4.4執(zhí)行全測區(qū)傾斜影像改水平批處理

讀取4.3步驟程序自動(dòng)生成的傾斜影像改水平集群處理任務(wù)表，程序自動(dòng)運(yùn)行處理所有影像完成本流程所有處理任務(wù)，程序支持中斷接續(xù)處理和局域網(wǎng)多PC并行處理。

4.5處理結(jié)果

結(jié)束語：本文提出一種通過自主開發(fā)軟件抵消無人機(jī)航拍影像傾斜角元素的實(shí)現(xiàn)方法，是基于攝影測量保持透視光線不變?cè)碓诤綔y數(shù)據(jù)處理實(shí)務(wù)中的具體應(yīng)用。本文提供的方法在工程中可以顯著改進(jìn)無人機(jī)航拍影像的角元素指標(biāo)，為大旋偏影像立體像對(duì)構(gòu)建問題提供簡便的方法。缺點(diǎn)在于引入數(shù)據(jù)冗余，增加硬件計(jì)算和存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)，但是這種矛盾在可預(yù)期的計(jì)算機(jī)硬件升級(jí)換代中逐步會(huì)被消彌。endprint