高塔相机图像几何校正方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高塔相机图像几何校正方法和装置，属于遥感技术领域。本发明专利技术首先获取高塔相机360度拍摄得到的全景矩形图像，然后计算全景矩形图像每一列像素的重采样比例系数，并将全景矩形图像的每一列分别按照该列的重采样比例系数进行重采样，然后将重采样全景矩形图像通过坐标变换的方法转换为圆环形图像。本发明专利技术在将全景矩形图像变换为圆环形真实图像照片的过程中，通过重新计算全景矩形图像每一列像素的重采样比例系数并进行重采样，解决了高塔相机成像尺度随视野距离增长呈非线性变化的问题，提高了高塔相机图像几何校正的准确性，高塔相机成像数据在人类活动监控、植被生长监测、大型动物跟踪监测等方面的应用研究奠定了基础。研究奠定了基础。研究奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
高塔相机图像几何校正方法和装置


[0001]本专利技术涉及遥感
，特别是指一种高塔相机图像几何校正方法和装置。

技术介绍

[0002]在通信铁塔等高塔上安装光学相机等传感器用于高塔周边区域人类活动监控、植被生长监测等工作，具有时效快、分辨率高、成本低等特点，是生态环境监管的另一种技术手段。高塔光学相机通过扫描拍摄的方式，获得视野范围内360度的周边地物照片的全景矩形照片。通过几何校正将高塔光学相机采集的原始矩形全景图像转换为空间地理位置和尺度准确的圆环状图像，是高塔光学相机开展进一步业务应用的前提。
[0003]目前，国内外专门针对高塔相机的几何校正方法几乎空白。传统的图像处理方法通常是将矩形图片通过坐标变换的方式转换为圆环形状，这种方式只考虑了常规图片形状上的变换，照片重采样尺度不变。但是高塔相机的成像尺度随视野距离增长呈非线性变化，因此传统重采样尺度不变的坐标变换方式不能满足高塔相机照片尺度校正的需求。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高塔相机图像几何校正方法和装置，通过重新计算全景矩形图像每一列像素的重采样比例系数并进行重采样，解决了高塔相机成像尺度随视野距离增长呈非线性变化的问题，提高了高塔相机图像几何校正的准确性。
[0005]本专利技术提供技术方案如下：
[0006]一种高塔相机图像几何校正方法，所述方法包括：
[0007]S1：获取高塔相机360度拍摄得到的全景矩形图像；其中，所述全景矩形图像的行表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的径向，所述全景矩形图像的列表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的周向；
[0008]S2：计算所述圆环形区域的外圆观测角内圆观测角外圆半径R
out
、内圆半径R
in
和圆环环宽R
ring
；
[0009][0010][0011][0012][0013]R
ring
＝R
out
‑
R
in
[0014]其中，α为所述高塔相机的光轴相对于水平面的俯视角度，为所述高塔相机的视场角，h为所述高塔相机距离地面的垂直高度；
[0015]S3：计算所述全景矩形图像每一列像素的重采样比例系数Scale
i
；
[0016][0017]其中，Scale
i
为所述全景矩形图像第i列像素的重采样比例系数，i＝1，2，
…
,
OriImg
col
，OriImg
col
为所述全景矩形图像的列数，Pixcel
i
为所述全景矩形图像第i列像素的采样尺度；
[0018][0019]为所述全景矩形图像相邻列像素的采集观测角度间隔；
[0020][0021]S4：将所述全景矩形图像的每一列分别按照该列的重采样比例系数进行重采样，得到重采样全景矩形图像；
[0022]S5：将所述重采样全景矩形图像通过坐标变换的方法转换为圆环形图像。
[0023]进一步的，所述S5包括：
[0024]S51：计算所述重采样全景矩形图像对应的圆环形区域的圆环环宽R
ring
的像素数P
ring
和圆环形区域的外圆半径R
out
的像素数P
out
；
[0025][0026][0027]S52：设定所述圆环形图像的中心点坐标(Center
x
，Center
y
)，其中：
[0028]Center
x
≥P
out
,Center
y
≥P
out
[0029]S53：将所述重采样全景矩形图像的坐标点(row，col)进行逐像素坐标变换，得到所述圆环形图像对应的坐标点(New
x
，New
y
)；
[0030]New
x
＝Center
x
+C*sinθ
‑
0.5
[0031]New
y
＝Center
y
‑
C*cosθ
‑
0.5
[0032]其中，C＝P
out
‑
col，col＝1，2，
…
,ScaleImg
col
；
[0033]θ＝(row+1)
×
2π/ScaleImg
row
，row＝1，2，
…
,ScaleImg
row
；
[0034]ScaleImg
row
和ScaleImg
col
分别为所述重采样全景矩形图像的行数和列数；
[0035]S54：将所述重采样全景矩形图像的坐标点(row，col)的像素值赋值到所述圆环形图像对应的坐标点(New
x
，New
y
)，得到所述圆环形图像。
[0036]进一步的，所述S4包括：
[0037]将所述全景矩形图像的行保持不变，按照每一列的重采样比例系数逐列进行重采样，并依次追加在前一列后面，直至所有列重采样完毕为止，得到所述重采样全景矩形图像。
[0038]进一步的，所述S1包括：
[0039]获取高塔相机360度拍摄的图像，并去除无效区域，得到所述全景矩形图像；其中，所述无效区域包括开始拍摄和结束拍摄时的重复拍摄区域以及天际线周边及以外区域。
[0040]进一步的，所述方法还包括：
[0041]S6：将所述圆环形图像与遥感影像进行地理配准，得到空间位置准确的高塔相机图像。
[0042]进一步的，所述S6包括：
[0043]S61：以所述遥感影像为基准，将所述圆环形图像的圆心的经纬度坐标设定为所述高塔相机中心点在地面的投影点的经纬度坐标；
[0044]S62：在所述圆环形图像和所述遥感影像上均匀选取特征明显的同名地物点，作为几何校正控制点对；
[0045]S63：通过几何校正，进行圆环形图像投影变换和地理配准，使得所述圆环形图像和所述遥感影像的几何校正控制点对对准，得到空间位置准确的高塔相机图像。
[0046]一种高塔相机图像几何校正装置，所述装置包括：
[0047]全景矩形图像获取模块，用于获取高塔相机360度拍摄得到的全景矩形图像；其中，所述全景矩形图像的行表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的径向，所述全景矩形图像的列表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的周向；
[0048]第一计算模块，用于计算所述圆环形区域的外圆观测角内圆观测角外圆半径R
out
、内圆半径R
in
和圆环环宽R
ring
；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取高塔相机360度拍摄得到的全景矩形图像；其中，所述全景矩形图像的行表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的径向，所述全景矩形图像的列表示所述高塔相机360度拍摄的圆环形区域的周向；S2：计算所述圆环形区域的外圆观测角内圆观测角外圆半径R
out
、内圆半径R
in
和圆环环宽R
ring
；；；；R
ring
＝R
out
‑
R
in
其中，α为所述高塔相机的光轴相对于水平面的俯视角度，为所述高塔相机的视场角，h为所述高塔相机距离地面的垂直高度；S3：计算所述全景矩形图像每一列像素的重采样比例系数Scale
i
；其中，Scale
i
为所述全景矩形图像第i列像素的重采样比例系数，i＝1，2，
…
,OriImg
col
，OriImg
col
为所述全景矩形图像的列数，Pixcel
i
为所述全景矩形图像第i列像素的采样尺度；度；为所述全景矩形图像相邻列像素的采集观测角度间隔；S4：将所述全景矩形图像的每一列分别按照该列的重采样比例系数进行重采样，得到重采样全景矩形图像；S5：将所述重采样全景矩形图像通过坐标变换的方法转换为圆环形图像。2.根据权利要求1所述的高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述S5包括：S51：计算所述重采样全景矩形图像对应的圆环形区域的圆环环宽R
ring
的像素数P
ring
和圆环形区域的外圆半径R
out
的像素数P
out
；；S52：设定所述圆环形图像的中心点坐标(Center
x
，Center
y
)，其中：Center
x
≥P
out
,Center
y
≥P
out
S53：将所述重采样全景矩形图像的坐标点(row，col)进行逐像素坐标变换，得到所述圆环形图像对应的坐标点(New
x
，New
y
)；
New
x
＝Center
x
+C*sinθ
‑
0.5New
y
＝Center
y
‑
C*cosθ
‑
0.5其中，C＝P
out
‑
col，col＝1，2，
…
,ScaleImg
col
；θ＝(row+1)
×
2π/ScaleImg
row
，row＝1，2，
…
,ScaleImg
row
；ScaleImg
row
和ScaleImg
col
分别为所述重采样全景矩形图像的行数和列数；S54：将所述重采样全景矩形图像的坐标点(row，col)的像素值赋值到所述圆环形图像对应的坐标点(New
x
，New
y
)，得到所述圆环形图像。3.根据权利要求2所述的高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述S4包括：将所述全景矩形图像的行保持不变，按照每一列的重采样比例系数逐列进行重采样，并依次追加在前一列后面，直至所有列重采样完毕为止，得到所述重采样全景矩形图像。4.根据权利要求3所述的高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述S1包括：获取高塔相机360度拍摄的图像，并去除无效区域，得到所述全景矩形图像；其中，所述无效区域包括开始拍摄和结束拍摄时的重复拍摄区域以及天际线周边及以外区域。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述方法还包括：S6：将所述圆环形图像与遥感影像进行地理配准，得到空间位置准确的高塔相机图像。6.根据权利要求5所述的高塔相机图像几何校正方法，其特征在于，所述S6包括：S61：以所述遥感影像为基准，将所述圆环形图像的圆心的经纬度坐标设定为所述高塔相机中心点在地面的投影点的经纬度坐标；S62：在所述圆环形图像和所述遥感影像上均匀选取特征明显的同名地物点，作为几何校正控制点对；S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：史园莉，申振，高吉喜，申文明，张玉环，任致华，史雪威，肖桐，马万栋，张宏伟，
申请(专利权)人：生态环境部卫星环境应用中心，
类型：发明
国别省市：