一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统技术方案

本发明专利技术属于摄影测量技术领域，公开了一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统，所述基于序列海面影像的自动化相对定向方法，包括：读取一组不少于50对的海面影像序列；对影像序列进行畸变校准；选取影像序列的首幅影像对，在选取匹配区域内确定最大视差；提取左影像上特征点对，并剔除出差，得到n≥5个剩余特征点对；确定基于首幅影像对的控制方程组；初步相对定向；序列影像对的特征点对提取及粗差剔除；精确相对定向。为增加实用性，本发明专利技术提出首幅影像对的半自动化粗差点剔除方法和影像序列的粗差点和误差较大点剔除方法，以及初始值获取方法。实践表明，本发明专利技术能够实现立体相机稳定而快速的相对定向，满足立体摄影海浪测量的需求。海浪测量的需求。海浪测量的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统


[0001]本专利技术属于摄影测量
，尤其涉及一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，严格意义上，波面高度场及其变化的空间同步观测是准确获取波浪方向
‑
频率谱的唯一有效方法。作为目前唯一能够实现波高场空间同步观测的技术，近十年来立体摄影海浪观测技术得到快速发展。立体像对相对定向是恢复摄影时刻相邻两像片摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交，是立体摄影海浪测量技术的关键步骤，是实现海浪三维重构的前提，因此稳定而精确的相对定向技术具典型的实际意义。
[0003]作为摄影测量的基础问题和三维重构的关键步骤，相对定向技术一直是摄影测量重点研究的领域。已提出了多种相对定向方法，比如说“五点算法”、“八点算法”等，以及由其衍生的各种具体方程收敛算法，可以说对于大多数应用场景，相对定向问题已得到比较好的解决。
[0004]与陆地影像相对，海面影像纹理信息少，含有镜面反射，影像匹配中存在大量的粗差，即使正确匹配的同名点，实验表明其匹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述基于序列海面影像的自动化相对定向方法包括：读取一组不少于50对的海面影像序列；对影像序列进行畸变校准；选取影像序列的首幅影像对，在选取匹配区域内确定最大视差；提取左影像上特征点对，并剔除出差，得到剩余特征点对；确定基于首幅影像对的控制方程组1；初步相对定向；序列影像对的特征点对提取及粗差剔除；精确相对定向。2.如权利要求1所述的基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述读取一组不少于50对的海面影像序列，包括：将双相机安装于观测平台，增加影像对重叠区域的面积，采集一列不少于50对的海面影像序列，采用“tiff”图片格式，利用“imread”命令读取图片。3.如权利要求1所述的基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述对影像序列进行畸变校准，包括：根据相机内方位参数和畸变系数校准影像序列中的每一幅影像，校准后的影像符合小孔成像模型。4.如权利要求1所述的基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述选取影像序列的首幅影像对，在选取匹配区域内，确定最大视差，包括：选取影像序列的首幅影像对，并通过“imshow”显示，在四边形的重叠区域内，在每个顶点附近人工近似选取一个同名点对，通过这四个同名点对确定矩形的最大匹配区域和最大行视差、列视差。5.如权利要求1所述的基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述提取左影像上特征点对，并剔除出差，得到n≥5个剩余特征点对，包括：首幅影像对的特征点对提取及粗差剔除：在左影像中提取10
×
10特征点，匹配得到其同名点，特征点及其同名点称为特征点对，剔除含有粗差的特征点对，包括：将左影像重叠区域均匀分割成多个区域，在每个区域内确定一个特征点，用Moravac算符或其他算符提取特征点，并通过影像匹配得到右影像的同名点；采用“金字塔+最小二乘”匹配方法实现特征点的精确匹配；按3
×
3个像素平均为一个像素生成3层金字塔影像，自下而上依次称为第一、二、三层影像，采用相关系数最大的判别法依次在第三、二、一层影像对上提取特征点并匹配其同名点，搜索窗口为左右影像行、列最大视差确定的矩形区域；金字塔匹配完成后，采用最小二乘影像匹配方法实现影像的精确匹配；若考虑几何畸变和辐射畸变，同名点对周围的灰度函数应满足：其中，h
0 h1表示辐射畸变参数，a
0 a
1 a
2 b
0 b
1 b2表示几何畸变参数；采用间接平差方法，利用相关系数最大判别法即可求出辐射参数和几何参数，从而准确确定一个像点的同名点；所述相关系数最大判别法是指当迭代后的相关系数小于上一次迭代后的相关系数，
迭代停止；所述半自动化的粗差判断和剔除方法，包括：(1)给每个特征点寻找一个伴随点，根据视差剔除粗差；对于每一个特征点在距离其5≤r≤7范围内寻找一个纹理信息最多的点，即伴随点，并采用上述方法匹配出其同名点；由于海面没有断崖式起伏，因此特征点和其伴随点视差差别不会很大，应在5个像元之内；根据这个判断可以自动剔除部分粗差；(2)根据同一行的特征点视差变化剔除粗差；由于左影像的特征点是近似均匀分布的，且海面起伏相对摄影高度是小量，因此同一行特征点的视差不会有剧烈变化，根据这个判据可以人工剔除出差。6.如权利要求1所述的基于序列海面影像的自动化相对定向方法，其特征在于，所述确定基于首幅影像对的控制方程组1，包括：与其他摄影测量一样，海浪测量中的相对定向控制方程也是共面方程；以左相机主光轴为z轴，x轴、y轴分别平行于CCD的行方向和列方向建立坐标系o
‑
xyz，以下称为左相机坐标系，同理建立右相机坐标系o'
‑
x'y'z'；被测物体上的一点A(x
A
,y
A
,z
A
)在左右相机上各有一个像点a(x
a
,y
a
,
‑
f)、a'(x'
a'
,y'
a'
,
‑
f')，则直线oa、o'a'和oo'共面，即：设o
‑
xyz连续绕y、x轴旋转α
y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文正，乔方利，王英霞，袁业立，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：