一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，该方法在GPS设备辅助条件下，通过航空遥感平台的数据处理系统实现航摄图像的实时采集以及由邻近两幅航摄图像特征点匹配对位移求解出平台姿态角，从而实现对航空遥感平台姿态角的实时在线测量。该算法主要包括以下三步：(1)采用图像匹配算法提取邻近两幅航摄图像的特征点匹配对，并剔除建筑物的特征点匹配对；(2)建立平台姿态角与图像特征点匹配对位移之间的映射模型(3)采用非线性优化方法解算平台姿态角，从而实现航空遥感平台姿态角的实时在线测量。本发明专利技术可实时在线测量航空遥感平台姿态角，是一种低廉且有效的平台姿态角测量方法。

A high precision measurement method for attitude angle of aerial remote sensing platform based on GPS positioning and aerial photograph matching

The invention discloses a GPS positioning and aerial high precision measuring method of aerial remote sensing platform attitude angle based on image matching, the GPS method in the auxiliary conditions, to achieve real-time acquisition of aerial images by aerial remote sensing platform and data processing system by the two adjacent aerial image matching displacement solution the platform attitude angle, so as to realize the real-time measurement of aerial remote sensing platform attitude. The algorithm mainly includes the following three steps: (1) using image matching algorithm to extract the feature points of two adjacent aerial image matching, feature point matching and eliminating the building; (2) the mapping model of the platform attitude and image feature point matching between the displacement (3) using the nonlinear optimization method of solution is the platform attitude angle, so as to realize the real-time measurement of attitude angle of aerial remote sensing platform. This invention can measure the attitude angle of the aerial remote sensing platform in real time. It is a cheap and effective method for measuring the attitude angle of the platform.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法
本专利技术公开一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，该方法主要在GPS设备辅助条件下，通过航空遥感平台的数据处理系统实现航摄图像的实时采集以及由邻近两幅航摄图像特征点匹配对的位移求解出平台姿态角，从而实现对航空遥感平台姿态角变化的实时在线测量。
技术介绍
航空遥感以其作业灵活、效率高、产品精度高以及系统稳定性好等优点，现已广泛应用于遥感测绘的各个领域当中。随着全球定位系统、惯性导航系统(InertialNavigationSystem，INS)等的发展，机载遥感系统的定位精度和成像精度得到一定的提高。尤其是差分GPS技术的应用，使GPS的定位精度由米级提高到厘米级。但由于姿态角测量误差对机载遥感的成像精度影响很大，高精度遥感及对地观测对INS的定姿精度要求很高。而具有足够高精度的INS价格非常昂贵，且需要较长的初始化和校准时间，这不仅增加了系统的成本，还降低了系统的运行效率。再者，INS利用安装在载体上的惯性测量装置敏感载体的运动，通过积分输出载体的姿态角数据，该姿态角数据存在误差随时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，该方法在GPS设备辅助条件下，通过航空遥感平台的数据处理系统实现航摄图像的实时采集以及由邻近两幅航摄图像特征点匹配对位移求解出平台姿态角，从而实现对航空遥感平台姿态角的实时在线测量；所述方法主要包括以下三步：1)以航空遥感平台上差分GPS模块输出的秒脉冲信号作为同步信号触发航摄数码相机以某一固定帧频对城市区域进行连续不间断的图像数据采集；2)提取邻近两幅航摄图像特征点匹配对；通过航摄图像特征点快速提取算法分别提取出邻近两幅航摄图像的特征点，然后采用近似最近邻特征点匹配方法对提取的邻近两幅图像特征点进行匹配，获得邻近两幅航摄图像...

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，该方法在GPS设备辅助条件下，通过航空遥感平台的数据处理系统实现航摄图像的实时采集以及由邻近两幅航摄图像特征点匹配对位移求解出平台姿态角，从而实现对航空遥感平台姿态角的实时在线测量；所述方法主要包括以下三步：1)以航空遥感平台上差分GPS模块输出的秒脉冲信号作为同步信号触发航摄数码相机以某一固定帧频对城市区域进行连续不间断的图像数据采集；2)提取邻近两幅航摄图像特征点匹配对；通过航摄图像特征点快速提取算法分别提取出邻近两幅航摄图像的特征点，然后采用近似最近邻特征点匹配方法对提取的邻近两幅图像特征点进行匹配，获得邻近两幅航摄图像特征点匹配对；3)建立航空遥感平台姿态角与邻近两幅图像特征点匹配对位移之间的映射模型；该映射模型利用平台姿态角引起的邻近两幅航摄图像特征点匹配对位移S2解算平台姿态角(侧滚角ω、俯仰角和偏航角κ)，S2由邻近两幅航摄图像特征点匹配对总位移S矢量减去由平台位置移动引起的邻近两幅航摄图像特征点匹配对分位移S1得到，其中S1由航空平台上安装的差分GPS实时测量得到。2.按照权利要求1所述的一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，其特征在于，航空遥感平台在城市建筑物上空飞行作业过程中，以航空遥感平台上的差分GPS模块输出的秒脉冲信号作为同步信号触发航摄数码相机以某一固定帧频对城市区域进行连续不间断的图像数据采集，并且记录下每个GPS秒脉冲信号的UTC时间，同时保证邻近两幅航摄图像具有一定的目标重叠区域，然后将采集到的航摄图像数据和UTC时间信息实时传输给航空遥感平台的数据处理系统。3.按照权利要求1所述的一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，其特征在于，首先采用多线程SURF特征点提取算法并行提取出邻近两幅航摄图像的特征点，从而降低算法运行的时间；其次，采用近似最近邻特征点匹配方法对提取的邻近两幅图像特征点进行匹配获得特征点匹配对，并采用极大似然法对邻近两幅图像特征点匹配对进行二分类，从而剔除航摄图像中建筑物的特征点匹配对；最后，采用随机抽样一致性方法对剩余的特征点匹配对进行提纯，去除误匹配的特征点匹配对。4.按照权利要求1所述的一种基于GPS定位和航摄图像匹配的航空遥感平台姿态角高精度测量方法，其特征在于，所述航空遥感平台姿态角与邻近两幅图像特征点匹配对位移之间的映射模型为：邻近两幅图像特征点匹配对总位移S是由平台位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，徐腾，李小路，谢鑫浩，杨炳伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11