一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法，包括：获取商用相机在空中拍摄的照片；获取照片的属性信息，属性信息包括：曝光时刻、焦距、CCD像元大小和图像像幅尺寸；获取商用相机在曝光时刻时的定位定向数据；基于属性信息、定位定向数据和数字高程模型(DEM)或平均地面高程值，根据共线方程解算照片中所显示的拍摄区域的特征点的地面坐标值；根据特征点的地面坐标值，对照片进行地理标定。可见，通过获取商用相机拍摄照片时的定位定向数据，基于照片属性信息、定位定向数据和DEM或平均地面高程值，对照片进行地理标定，可确定商用相机拍摄的照片中心点及角点的位置信息、照片覆盖地面范围信息和照片中任意目标的实际位置信息。

A method of geographic calibration of commercial camera based on orientation and orientation data

The invention relates to a method for realizing photographic geographic calibration of commercial cameras based on positioning and orientation data, including: acquiring photographs taken by commercial cameras in the air; acquiring attribute information of photographs, including exposure time, focal length, CCD pixel size and image amplitude size; acquiring exposure time of commercial cameras. Based on attribute information, location and orientation data and DEM (Digital Elevation Model) or average ground elevation value, the ground coordinate values of the feature points in the photographic area are calculated according to collinear equation, and the photographic area is geographically calibrated according to the ground coordinate values of the feature points. It can be seen that by acquiring the location and orientation data of commercial cameras, geographic calibration based on the photo attribute information, location and orientation data and DEM or average ground elevation value, the position information of the center and corner of the photograph taken by commercial cameras, the ground coverage information of the photograph and the location of the photograph middle position can be determined. The actual location information of the target.

【技术实现步骤摘要】
一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法
本专利技术实施例涉及图像处理
，具体涉及一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法及装置。
技术介绍
执法拍照取证对现场证据的准确性、可靠性、时效性具有较严格的要求，具有能反映执法照片所拍摄目标的真实位置、对应的真实场景覆盖区域的照片信息势必加强执法证据的力度。早期执法照片只能反映纯粹的影像信息，随着GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)的普及，可获取具有地理标记的执法照片。现有的制作具有地理标记的相片通常有三种方式：一是由内置GPS模块的相机来获得；二是通过相机外连GPS接收器；三是通过相机和独立工作的GPS接收机来完成，拍照后通过手动或软件进行时间匹配的方式来获得。但是这样的相片所附带的坐标信息只能是反映了拍摄相片时相机所在的位置信息，而并非照片所关注的兴趣点所对应的目标坐标信息，更不是目标场景对应的空间范围，同时也无法进行长度、面积等的量算工作。以航空执法取证为例，在巡航途中，作业人员一般是通过配备有GPS的专业数码相机在飞机窗口对巡航目标(比如工程项目、突发事件)远距离倾斜拍照，会根据实际情况在空中调整飞机高度、倾斜拍摄角度、焦距长短等，采用传统测绘模式，是无法满足空中执法工作的灵活性和机动性；目前的空中执法取证虽然获取的照片包含有GPS信息，但是反应的是拍照时刻飞机(相机)的位置，离地面的项目工程或突发事件的真实位置有数百或几千米的位置偏差，工作人员需要事后对照片目视解译一一正确归档，每个架次可能会获取数千张照片，此种方式工作量极大；对于照片，也无法进行任何长度、面积等的量算，执法证据的意义又略显不足。又比如，地面踏勘采集地物标志时，为了较为准确全面反映地物特征拍照时往往需要离目标地物有一定距离，因此记录的照片位置信息依旧需要事后进行判读更正，否则时间一长容易造成数据的混乱；再则，对于类似湿地、澡泽、山谷等有些无法或难以进入的区域，或者对于比如高速公路等存在影响个人健康或人身安全可能性的区域，也需要具有远距离定位功能的执法取证设备。普通的数据相机系统只能加载GPS数据，获取影像拍摄的地点，而不能获得影像上各个像素点的坐标，随着用户需求的提高和应用层次的深入，用户不仅要获得影像拍摄时刻拍摄点的位置信息，更需要获得拍摄目标的位置、覆盖场景范围、影像上各个像素点的坐标信息，现有的设备、技术都没有很好解决上述问题。另外，虽然搭载在有人机或无人机上的倾斜摄影测量相机系统已经十分成熟，尽管精度足够高，但因为主要针对测绘级别的数字化生产而设计，需要事前严谨的航线规划，并严格按照设定好的航线飞行获取定焦定角度的航拍照片，最后经过专业级软件的后处理才能获得数据成果，对于类似执法取证这类行业应用而言投入和产出的性价比太低，无法满足灵活、高效、简单直接的行业应用。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的至少一个实施例提供了一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法及装置。第一方面，本专利技术实施例公开一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法，包括：获取商用相机在空中拍摄得到的照片；获取所述照片的属性信息，所述属性信息至少包括：所述照片的曝光时刻、焦距、CCD像元大小和图像像幅尺寸；获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据；基于所述照片的属性信息、所述定位定向数据和预设的数字高程模型(DEM)或平均地面高程值，根据共线方程解算所述照片中所显示的拍摄区域的特征点的地面坐标值；根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定。可选的，所述获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据，包括：获取固定在所述商用相机上的定位定向模块生成的所有定位定向数据对应的生成时刻；从所述定位定向模块生成的所有定位定向数据中，查找与所述曝光时刻相匹配的生成时刻；将查找到的生成时刻对应的定位定向数据作为所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据。可选的，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：将所述拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点的地面坐标值增加到所述照片的属性信息中，或在预设地图中标示出中心位置点和/或四个角的角点。可选的，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的四个角的角点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：基于所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；在预设地图中标示出所述拍摄区域的边界。可选的，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的所有点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：根据所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；基于预设的数字高程模型(DEM)或平均地面高程值以及所述拍摄区域的边界，创建与所述拍摄区域对应的区域数字正射影像(DOM)空矩阵；基于所述照片、所述照片的属性信息、所述定位定向数据、区域数字正射影像DOM空矩阵以及预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值，进行数字微分纠正得到所述拍摄区域对应的数字正射影像DOM；将所述拍摄区域对应的数字正射影像DOM与预设地图相叠加。第二方面，本专利技术实施例还公开一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的装置，包括：第一获取单元，用于获取商用相机在空中拍摄得到的照片；第二获取单元，用于获取所述照片的属性信息，所述属性信息至少包括：所述照片的曝光时刻、焦距、CCD像元大小、图像像幅尺寸；第三获取单元，用于获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据；解算单元，用于基于所述照片的属性信息、所述定位定向数据和预设的数字地面高程模型(DEM)或平均地面高程值，根据共线方程解算所述照片中所显示的拍摄区域的特征点的地面坐标值；标定单元，用于根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定。可选的，所述第三获取单元，具体用于：时刻获取子单元，用于获取固定在所述商用相机上的定位定向模块生成的所有定位定向数据对应的生成时刻；查找子单元，用于从所述定位定向模块生成的所有定位定向数据中，查找与所述曝光时刻相匹配的生成时刻；确定子单元，用于将查找到的生成时刻对应的定位定向数据作为所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据。可选的，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点；相应地，所述标定单元，用于将所述拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点的地面坐标值增加到所述照片的属性信息中，或在预设地图中标示出中心位置点和/或四个角的角点；或者，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的四个角的角点；相应地，所述标定单元，用于基于所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；在预设地图中标示出所述拍摄区域的边界；或者，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的所有点；相应地，所述标定单元，用于根据所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；基于预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值以及所述拍摄区域的边界，创建与所述拍摄区域对应的区域数字正射影像DOM空矩阵；基于所述照片、所述照片的属性信息、所述定位定向数据、区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法，其特征在于，包括：获取商用相机在空中拍摄得到的照片；获取所述照片的属性信息，所述属性信息至少包括：所述照片的曝光时刻、焦距、CCD像元大小和图像像幅尺寸；获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据；基于所述照片的属性信息、所述定位定向数据和预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值，根据共线方程解算所述照片中所显示的拍摄区域的特征点的地面坐标值；根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定。

【技术特征摘要】
1.一种基于定位定向数据实现商用相机照片地理标定的方法，其特征在于，包括：获取商用相机在空中拍摄得到的照片；获取所述照片的属性信息，所述属性信息至少包括：所述照片的曝光时刻、焦距、CCD像元大小和图像像幅尺寸；获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据；基于所述照片的属性信息、所述定位定向数据和预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值，根据共线方程解算所述照片中所显示的拍摄区域的特征点的地面坐标值；根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据，包括：获取固定在所述商用相机上的定位定向模块生成的所有定位定向数据对应的生成时刻；从所述定位定向模块生成的所有定位定向数据中，查找与所述曝光时刻相匹配的生成时刻；将查找到的生成时刻对应的定位定向数据作为所述商用相机在所述曝光时刻时的定位定向数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：将所述拍摄区域的中心位置点和/或四个角的角点的地面坐标值增加到所述照片的属性信息中，或在预设地图中标示出中心位置点和/或四个角的角点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的四个角的角点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：基于所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；在预设地图中标示出所述拍摄区域的边界。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征点包括：所述照片中所显示的拍摄区域的所有点；相应地，所述根据所述特征点的地面坐标值，对所述照片进行地理标定，包括：根据所述四个角的角点的地面坐标值，确定所述拍摄区域的边界；基于预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值以及所述拍摄区域的边界，创建与所述拍摄区域对应的区域数字正射影像DOM空矩阵；基于所述照片、所述照片的属性信息、所述定位定向数据、区域数字正射影像DOM空矩阵以及预设的数字高程模型DEM或平均地面高程值，进行数字微分纠正得到所述拍摄区域对应的数字正射影像DOM；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱霞，赵海涛，杨忠，雷英良，刘辉，尹国清，宫宇，蔡睿，陈婷婷，李强，王智磊，王永星，朱云峰，石先高，赵远超，罗勇，范恒胜，
申请(专利权)人：中国海监南海航空支队，
类型：发明
国别省市：广东,44