專利名稱：球面全景相機攝影測量方法
技術領域：
本發明屬于攝影測量與遙感技術領域，主要涉及在球面全景裝置基礎上，采用球面全景測量理論，將攝影測量中的平面成像測量理論推廣到球面，利用球面采集范圍大，重疊率高特點，直接獲取球面圖像中目標點的大地坐標系下坐標，直接在球面圖像中實現測繪數據采集，實現一套基于球面全景攝影測量的技術。
背景技術：
隨著現代信息技術的飛速發展和對海量空間數據需求的增加，人們對高效率、大視場、小型化遙測裝置的需求日益迫切。球面全景成像裝置具有靜態全方位、小型化、輸出標準化的特點，更大限度地消除攝影死角；靜態全方位是指在不必移動成像裝置的條件下就能在一個時刻點獲取更廣視野覆蓋范圍的全方位圖像；小型化是指相機體積小巧，能進一步組合集成；輸出標準化是指外部輸出的球面映射影像能直接反映被測目標相對于球心觀察點的方位角和俯仰角，這將方便目標定位計算。遙感裝置的成像范圍最大可擴展成球面，形成一種球面全景。目前已有一些球面全景裝置，如Iadybug球面全景相機，一般只用于街景全方位瀏覽，室內裝修預覽。這種全景裝置的圖像不同于普通相機，是做了球面映射的，有很大畸變。但由于缺少相關理論支持，目前球面全景相機鮮見用于空間攝影測量(如距離測量、高度測量、全景相機定標、空間目標點定位等)的方法。利用球面全景相機影像測量物方平面點是實現空間攝影測量的關鍵。目前這方面未有公開發表文獻提供相關技術資料和系統的理論基礎。為此本發明提出了一套基于球面全景相機的攝影測量方法。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種球面全景相機攝影測量方法，該方法能利用球面全景相機影像實現全方位空間攝影測量。本發明提供的技術方案是球面全景相機攝影測量方法，包括
①在物方平面上建立2維坐標系x-z，在物方平面上選η> 4個不共線的控制點
(X” Z1)，…(xnJ Zn)；
②用球面全景相機拍攝能覆蓋物方平面上這些控制點的全景圖像，得到與這些控制點對應的全景圖像的像坐標(UpV1)^H(UwVn)；
φ-π(--1)
③利用公式
權利要求
1.球面全景相機攝影測量方法，包括①在物方平面上建立2維坐標系x-z，在物方平面上選η> 4個不共線的控制點(X” Z1)，…(xnJ Zn)；②用球面全景相機拍攝能覆蓋物方平面上這些控制點的全景圖像，得到與這些控制點對應的全景圖像的像坐標(UpV1)^H(UwVn)；φζζττ ^--1)③利用公式
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于利用步驟⑤得到全景圖像上兩點(Ua，va)，(ub, Vb)對應的外平面坐標(xa，za)和 (Xb，Zb)；通過公式
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于將步驟④得到的H3x3矩陣前兩列[hn h21 h31]T[hn h21 ti31]T單位化得到
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于 利用公式
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于利用兩球面全景相機或同一相機不同地點拍攝的圖像得到目標點的3維坐標(x, y, ζ)①在兩個不同地點拍攝兩張都包含目標點的球面全景影像；②利用權利要求4的方法得到兩個相機的旋轉姿態R1,R2和光心位置T1, T2 ；③目標點在第1個球面全景相機對應的球面影像坐標為(“’ 目標點在第2個球面全景相機對應的目標球面影像坐標為0/' ‘. ^ 利用公式
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于當兩個相機主方向平行時，R1=Ii2=I；其中 I為單位陣，所述主方向為全景圖像角坐標(0，0)方向。
7.用球面全景相機進行攝影測量的方法，包括①將球面全景相機平行于物方平面放置，球面全景相機中心到物方平面的距離是H ；②用球面全景相機拍攝包含物方平面和物方平面上方待測點的全景圖像，在全景圖像上選取待測點對應的像坐標《 ± i，κ ι i和待測點在物方平面上的垂足像坐標“± 0，^^。利用公式6 = 宇- 計算P丄0和P I1 d h③計算待測點相對物方平面的高度h
全文摘要
一種球面全景相機攝影測量方法，包括在物方平面上建立2維坐標系；用球面全景相機拍攝能覆蓋物方平面上n≥4個不共線的控制點的全景圖像，得到與這些控制點對應的全景圖像的像坐標(u1,v1),…(un,vn)；利用公式得到與控制點對應的像角坐標(φ1,θ1),…(φn,θn)；進而得到映射關系矩陣H3x3=；由全景圖像上的任意物方平面成像點u,v計算出φ,θ,進而得到對應的物方平面坐標x,z。本發明可直接獲得目標的大地坐標系坐標，在圖像上進行測繪信息采集。當圖像上的各點的大地坐標方位已知后，即可在圖像上進行測繪信息的采集。如測量兩目標點之間的距離、測量影像中房屋的高度、測量影像中不同地物之間的幾何位置關系等。
文檔編號G01C11/00GK102538761SQ20121000452
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉進, 龔建雅 申請人:劉進