海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法技术

本发明专利技术涉及一种海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，属于遥感影像处理技术领域。该方法在POS数据的辅助下，裁剪获取地形参考数据，计算影像间的重叠度，并通过智能分析，完成海拔起伏较大测区局部影像重叠度过大的自动处理。本发明专利技术提出的针对海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，只需要简单的参数指定，就能够在保证所有影像重叠度均高于最小限值的情况下剔除最多的冗余影像。通过对原始数据的精简，加快后续DOM的制作效率。该方法具有参数设定简单、不降低DOM制作精度的条件下提升其制作效率等特点。

Method for treating local overlap of UAV image at altitude fluctuation area

The invention relates to a method for processing the local overlap of aerial images of unmanned aerial vehicles in high altitude fluctuation areas, belonging to the technical field of remote sensing image processing. With the aid of POS data, the method extracts the terrain reference data, calculates the overlap between images, and uses intelligent analysis to complete the automatic processing of the local image overlap in the larger elevation area. The invention provides for altitude fluctuation measurement in UAV image processing method of high partial overlap, only need to specify simple parameters can overlap were higher than the minimum value under the condition of eliminating the redundant image in all images to ensure the most. Through the reduction of raw data, to speed up the follow-up DOM production efficiency. The method has the advantages of simple parameter setting and low production accuracy of DOM, thereby improving the manufacturing efficiency and the like.

【技术实现步骤摘要】
海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法
本专利技术属于遥感影像处理
，具体涉及一种海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法。
技术介绍
无人机航摄技术是继传统的航空摄影之后出现的一种新的数字测绘航空摄影技术，相对于传统航空摄影测量，无人机航摄具有起降灵活、受天气影响小、成本低的特点。目前，运用低空数码遥感影像技术生产的正射影像图(DOM)、数字线划图(DLG)，可满足1∶5000、1∶2000和1∶1000等比例尺的精度要求。POS系统，又称为IMU/DGPS系统，可以在传感器成像过程中实时测量其位置和姿态，获取影像的外方位元素。无人机航摄多采取等距曝光模式，影像间的重叠度会随着相对航高的变化而不同。在《低空数字航空摄影规范》CH/Z3005-2010规定，无人机航摄像片航向重叠度应为60％～80％，最小不小于53％。在海拔起伏较大地区，为满足高海拔区域影像重叠度满足最小要求，则需要设置较近的曝光间距，这可能导致在低海拔地区的影像重叠度过高。当前解决此种问题的方法主要方法为：①增加测区无人机航摄架次，在单架次的的航飞范围内保持较小的地面海拔差异，以减小重叠度的差异；②不增加测区无人机航摄架次，并保证地面海拔最高点的影像重叠度大于最小值，允许出现局部影像重叠度现象存在。但方法①增大了无人机航摄的风险(测量海拔较低区域时，无人机航飞高度较低，在山区飞行风险增大)，且增加了无人机航摄的成本；方法②会导致原始影像数据存在大量重叠度过高的冗余，降低后续的DOM制作效率。故亟待找到一种针对对海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，该方法采取免费的全球DEM数据作为辅助的地形数据，只需要简单的参数指定，就能够在保证所有影像重叠度均高于最小限值的情况下剔除最多的冗余影像，实现了针对海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高的自动处理。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，包括如下步骤：步骤(1)，下载免费DEM数据；步骤(2)，根据无人机航摄所获所有像片对应的POS点坐标其中每一张像片有且仅有一个POS点与之对应，由第一个POS点开始，依次计算每个POS点指向其相邻POS点的向量坐标，并计算相邻POS点向量之间的夹角；根据设定的航线弯曲度限值将同属一条航带的POS点归组后，由n个POS点共生成m条航带；之后，以每条航带的首尾端点作为外接多边形的角点，生成完全包含所有POS点的最小外接多边形；其中生成航带的具体方法为：以第一个POS点作为第一条航带的首端点，并从第一个夹角开始，依次比较每个夹角θi和航线弯曲度限值Δθ，其中i＝2，3，4，…，n-1，如θi＜Δθ，则认为第i个POS点属于该条航带，反之，则断开此航带，生成新航带，并将第i-1个POS点作为该条航带的末端点，第i个POS点作为新航带的起始点；比较完所有夹角后，将最后一个POS点作为最后一条航带的末端点；步骤(3)，以步骤(2)中所获最小外接多边形为掩膜，裁剪步骤(1)中所获DEM数据，得到无人机航飞区DEM数据；步骤(4)，读取步骤(3)中所获得的无人机航飞区DEM数据，计算每个POS点的相对航高，其方法为：(4.1)读取DEM数据左上角的起始坐标及像元大小，以横纵像素个数为单位，建立起DEM像素坐标与大地坐标之间的转换关系；(4.2)将POS点大地坐标(Bi，Li)转化为像素坐标(Ri，Ci)；(4.3)以最邻近像元法，取最接近(Ri，Ci)坐标的DEM像素坐标(Ri’,Ci’)，则该DEM像素坐标对应的高程坐标Zi’为该POS点对应地面海拔；(4.4)用该POS点的绝对行高Zi减去对应地面海拔高Zi’即可获得相对航高Hi，Hi＝Zi-Zi’；其中，i＝1，2，3，…，n；步骤(5)，将POS点的大地坐标投影到平面，获得以米为单位的投影坐标(Xi,Yi)；根据步骤(4)中计算的相对行高，可获得改正后的POS点坐标其中，i＝1，2，3，…，n；步骤(6)，根据步骤(5)得到的每个改正后的POS点坐标计算同一条航带的第p张像片和第k张像片的像片重叠度，第p张像片对应的POS点坐标为第k张像片对应的POS点坐标为重叠度的计算方法为：(6.1)计算两POS点间距(6.2)计算平均航摄比例尺分母：设相机焦距为f，则平均航摄比例尺分母(6.3)计算像片的旋偏角σ：根据步骤(2.3)所获取的航带，以每条航带的首尾端点的连线为该航带所在的线段，计算各航带所在线段的方向角；设该张像片的航带的方向角为α，则该像片的旋偏角σ为该张像片POS点坐标中κ值与该张像片的航带的方向角α的差值，即σ＝κ-α；；(6.4)计算像片重叠度：设第p张像片在航向方向像幅大小为w，像元大小为u，则第p张像片和第k张像片的像片重叠度为：步骤(7)，冗余影像的剔除：根据步骤(6)的计算方法，首先计算第a张像片和第a张相邻的前一张像片的像片重叠度Oa，若Oa＞Omax，则计算第a张相邻的后一张像片和第a张相邻的前一张像片的像片重叠度Oi’，并做如下处理：①若Oa’<Omin，则保留第a张像片，即保留第a个POS点对应的像片；②若Oa’>Omin，则剔除第a张像片，即剔除第a个POS点对应的像片；其中，第a张像片所对应的POS点不为航带的起始点和末端点；Omin为自定义的重叠度最小限值；Omax为自定义的重叠度最大限值；步骤(8)，设步骤(7)累计剔除像片总数m，则根据步骤(7)累计剔除像片总数作以下处理：①若m>0，则重复步骤(7)，进行冗余影像的剔除；②若m＝0，则结束冗余影像的剔除，循环终止，剩余的像片是已经剔除掉重叠度超限的冗余像片后的原始像片集，将其作为输出成果。进一步，优选的是，步骤(2)具体为：POS数据记录了像片的6个外方位元素，分别为位置坐标(B,L,Z)及旋转角其中平面位置坐标(B,L)为经纬度形式的大地坐标；具体步骤如下：(2.1)由第一个POS点开始，依次计算每个POS点指向其相邻POS点的向量坐标；设第i个点的平面位置为(Bi,Li),其中，i＝1，2，3，…，n，该点形成的向量坐标为(Bi+1-Bi,Li+1-Li)；总数为n的POS点共生成n-1条POS点向量；(2.2)计算相邻POS点向量之间的夹角，第i个POS点相邻向量的夹角为n-1条POS点向量形成n-2个夹角；其中i＝2，3，4，…，n-1；(2.3)根据设定的航线弯曲度限值将同属一条航带的POS点归组，恢复航带；以第一个POS点作为第一条航带的首端点，并从第一个夹角开始，依次比较θi和航线弯曲度限值Δθ，如θi＜Δθ则认为第i个POS点属于该条航带，反之则断开此航带，生成新航带，并将第i-1个POS点作为该条航带的末端点，第i个POS点作为新航带的起始点；比较完n-2个夹角后，将第n个POS点作为最后一条航带的末端点；(2.4)以每条航带的首尾端点作为外接多边形的角点，生成完全包含所有POS点的最小外接多边形。进一步，优选的是，生成完全包含所有POS点的最小外接多边形的具体方法为：(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)，下载免费DEM数据；步骤(2)，根据无人机航摄所获所有像片对应的POS点坐标

【技术特征摘要】
1.海拔起伏较大测区无人机影像局部重叠度过高处理的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)，下载免费DEM数据；步骤(2)，根据无人机航摄所获所有像片对应的POS点坐标其中每一张像片有且仅有一个POS点与之对应，由第一个POS点开始，依次计算每个POS点指向其相邻POS点的向量坐标，并计算相邻POS点向量之间的夹角；根据设定的航线弯曲度限值将同属一条航带的POS点归组后，由n个POS点共生成m条航带；之后，以每条航带的首尾端点作为外接多边形的角点，生成完全包含所有POS点的最小外接多边形；其中生成航带的具体方法为：以第一个POS点作为第一条航带的首端点，并从第一个夹角开始，依次比较每个夹角θi和航线弯曲度限值Δθ，其中i＝2，3，4，…，n-1，如θi＜Δθ，则认为第i个POS点属于该条航带，反之，则断开此航带，生成新航带，并将第i-1个POS点作为该条航带的末端点，第i个POS点作为新航带的起始点；比较完所有夹角后，将最后一个POS点作为最后一条航带的末端点；步骤(3)，以步骤(2)中所获最小外接多边形为掩膜，裁剪步骤(1)中所获DEM数据，得到无人机航飞区DEM数据；步骤(4)，读取步骤(3)中所获得的无人机航飞区DEM数据，计算每个POS点的相对航高，其方法为：(4.1)读取DEM数据左上角的起始坐标及像元大小，以横纵像素个数为单位，建立起DEM像素坐标与大地坐标之间的转换关系；(4.2)将POS点大地坐标(Bi，Li)转化为像素坐标(Ri，Ci)；(4.3)以最邻近像元法，取最接近(Ri，Ci)坐标的DEM像素坐标(Ri’,Ci’)，则该DEM像素坐标对应的高程坐标Zi’为该POS点对应地面海拔；(4.4)用该POS点的绝对行高Zi减去对应地面海拔高Zi’即可获得相对航高Hi，Hi＝Zi-Zi’；其中，i＝1，2，3，…，n；步骤(5)，将POS点的大地坐标投影到平面，获得以米为单位的投影坐标(Xi,Yi)；根据步骤(4)中计算的相对行高，可获得改正后的POS点坐标其中，i＝1，2，3，…，n；步骤(6)，根据步骤(5)得到的每个改正后的POS点坐标计算同一条航带的第p张像片和第k张像片的像片重叠度，第p张像片对应的POS点坐标为第k张像片对应的POS点坐标为重叠度的计算方法为：(6.1)计算两POS点间距(6.2)计算平均航摄比例尺分母：设相机焦距为f，则平均航摄比例尺分母(6.3)计算像片的旋偏角σ：根据步骤(2.3)所获取的航带，以每条航带的首尾端点的连线为该航带所在的线段，计算各航带所在线段的方向角；设该张像片的航带的方向角为α，则该像片的旋偏角σ为该张像片POS点坐标中κ值与该张像片的航带的方向角α的差值，即σ＝κ-α；；(6.4)计算像片重叠度：设第p张像片在航向方向像幅大小为w，像元大小为u，则第p张像片和第k张像片的像片重叠度为：步骤(7)，冗余影像的剔除：根据步骤(6)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴弦骏，闻平，王媛，李磊，吴小东，杨勇喜，桂林，王辉，陈科，吴杰，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53