專利名稱：基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路資產(chǎn)管理領(lǐng)域，特別是道路資產(chǎn)的檢測方法。
背景技術(shù)：
道路(公路、鐵路等)資產(chǎn)的管理包括對道路資產(chǎn)的檢測與對道路資產(chǎn)的維護(hù)，傳統(tǒng)的道路資產(chǎn)檢測方法是采用人工巡查的方法，這不僅費時費力，且容易產(chǎn)生遺漏，管理單位無法全面、準(zhǔn)確地掌握所擁有道路資產(chǎn)的情況，也對無法全面、準(zhǔn)確地掌握資產(chǎn)的損壞、丟失情況。隨著公路、鐵路的飛速發(fā)展，這種傳統(tǒng)道路資產(chǎn)檢測方法越來越表現(xiàn)出局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法，該檢測方法的效率高、準(zhǔn)確性好。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法，其方法步驟為(1)讀取需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)；(2)在攝影測量的存儲數(shù)據(jù)影像中查找有可能含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(3)在步驟(2)獲得的影像中查找含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(4)在步驟(3)獲得的影像中檢測該資產(chǎn)的步驟；所述攝影測量的存儲數(shù)據(jù)中至少包括影像以及該影像目錄，影像目錄中包括影像曝光點的大地坐標(biāo)；步驟(2)具體為(2-1)將讀取的資產(chǎn)大地坐標(biāo)與存儲數(shù)據(jù)中影像曝光點的大地坐標(biāo)進(jìn)行對比，找到資產(chǎn)大地坐標(biāo)附近設(shè)定范圍值內(nèi)的影像曝光點；(2-2)依步驟(2-1)獲得的影像曝光點，找到有可能含有上述資產(chǎn)的影像。
上述方案中，影像目錄中還包括影像曝光點攝影器材參數(shù)；步驟(3)具體為(3-1)采用反投的方法，將資產(chǎn)大地坐標(biāo)依次反投到步驟(2)獲得的影像中；(3-2)根據(jù)反投結(jié)果作出以下選擇在影像上得到像點坐標(biāo)，將查找結(jié)果存儲，進(jìn)行下面的步驟；或，在影像上不能得到像點坐標(biāo)，進(jìn)行下面的步驟；(3-3)循環(huán)步驟(3-1)，直至反投完步驟(2)獲得的所有影像。
與傳統(tǒng)的人工巡查的方法，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明方法利用車載攝影(數(shù)字相機(jī)或攝像機(jī)攝影)測量數(shù)據(jù)，可在攝影測量影像中，直觀了解資產(chǎn)的變化，可高效、準(zhǔn)確、全面的對所擁有道路資產(chǎn)進(jìn)行檢測。使得公路資產(chǎn)的自動管理成為可能，提高了管理維護(hù)效率和質(zhì)量，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，大大降低了成本，向公路資產(chǎn)管理的現(xiàn)代化邁進(jìn)了關(guān)鍵的一步。
2、計算機(jī)可從大量攝影測量影像中查找有可能含有上述資產(chǎn)的影像，大大縮小了影像查找的范圍，工作效率高。
3、計算機(jī)可準(zhǔn)確地在攝影測量影像中查找到資產(chǎn)的影像，進(jìn)一步提高了工作效率。


圖1為本發(fā)明實施例的軟件流程2為攝影測量的存儲數(shù)據(jù)影像中的各目錄關(guān)系3為資產(chǎn)大地坐標(biāo)與存儲數(shù)據(jù)中影像曝光點的大地坐標(biāo)進(jìn)行對比的原理4為共線條件方程原理圖具體實施方式
如圖1所示的本發(fā)明實施例的軟件流程圖，本發(fā)明基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法實施例，其方法步驟為(1)在數(shù)據(jù)庫中設(shè)定道路資產(chǎn)檢測的起點和終點，依次讀取需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)(GPS坐標(biāo))。
(2)在攝影測量的存儲數(shù)據(jù)影像中查找有可能含有上述資產(chǎn)的影像的步驟。
所述攝影測量的存儲數(shù)據(jù)中至少包括影像(jpg文件)以及該影像目錄，影像目錄中包括影像曝光點的大地坐標(biāo)(idx文件、GPS坐標(biāo))、影像曝光點攝影器材參數(shù)(inn文件)。
影像曝光點的大地坐標(biāo)idx點與該點曝光的影像存在關(guān)聯(lián)，稱為影像地理參考，其對應(yīng)關(guān)系如圖2所示，即每個idx的信息存儲在一個對應(yīng)的*.coding文件中，該文件的命名方式如下車號-0-拍攝時間(年月日時分秒)-影像幀號.coding。
對應(yīng)的影像文件命名方式如下車號-相機(jī)號-拍攝時間(年月日時分秒)-影像幀號.coding。
影像曝光點攝影器材參數(shù)(inn文件)包括像主點坐標(biāo)、像點誤差、相機(jī)的主距、組成相片的旋轉(zhuǎn)矩陣。
像主點坐標(biāo)通過相機(jī)檢校得到，保存在inn文件中。
像點誤差通過相機(jī)檢校得到相機(jī)的畸變系數(shù)可計算得到，保存在inn文件中。
相機(jī)的主距通過相機(jī)檢校得到，保存在inn文件中。
組成相片的旋轉(zhuǎn)矩陣通過旋轉(zhuǎn)角計算得到。
(2-1)將讀取的資產(chǎn)大地坐標(biāo)與存儲數(shù)據(jù)中影像曝光點的大地坐標(biāo)進(jìn)行對比，找到資產(chǎn)大地坐標(biāo)附近設(shè)定范圍值內(nèi)的影像曝光點的大地坐標(biāo)；該步驟是一個空間索引的過程。如圖3所示，對需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)A(XA，YA)建立一個外包盒，其左上角和右下角的坐標(biāo)分別為(xmin，ymax)、(xmax，ymin)，按照xmin升序排列，可通過二分法在影像曝光點的大地坐標(biāo)(idx文件)中找到落入外包盒中的g(xg，yg)、h(xh，yh)、i(xi，yi)、j(xj，yj)4個影像曝光點(idx點)。
(2-2)依步驟(2-1)獲得的g、h、i、j四個影像曝光點，找到有可能含有上述資產(chǎn)的影像編號，即4個影像曝光點的所有影像。
(3)在步驟(2)獲得的影像中查找含有上述資產(chǎn)的影像的步驟。
(3-1)采用反投的方法，將資產(chǎn)大地坐標(biāo)依次反投到步驟(2)獲得的影像中；上述反投的方法的原理說明反投的方法的算法核心是共線條件方程，共線條件方程是描述像點、攝影中心以及物方點應(yīng)位于同一直線上的一種條件方程。在攝影測量中絕大多數(shù)的解算方法均基于共線條件方程，它是攝影測量最重要的解析關(guān)系式。
如圖4所示，設(shè)攝影中心S與物方點A在大地坐標(biāo)系D-XYZ中的坐標(biāo)分別為S(XS，YS，ZS)和A(XA，YA，ZA)，則物方點A在像空間輔助坐標(biāo)系S-XYZ中的坐標(biāo)為(XA-XS，YA-XS，ZA-XS)，而相應(yīng)的像點a在像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為X、Y、Z。由于S、a、A三點共線，由相似三角形關(guān)系可得XXA-XS=YYA-YS=ZZA-ZS=1λ]]>其中λ為比例因子，寫成矩陣形式為XYZ=1λXA-XSYA-YSZA-ZS...(a)]]>由空間直角坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換，能得到像點得像空間坐標(biāo)與像空間輔助坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式xy-f=a1b1c1a2b2c2a3b3c3XYZ...(b)]]>將(a)式代入(b)式，并用第三式除第一、二式得x=-fa1(XA-XS)+b1(YA-YS)+c1(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)]]>y=-fa2(XA-XS)+b2(YA-YS)+c2(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)]]>式中x，y是像點的像平面坐標(biāo)，以像主點為坐標(biāo)原點。引入像主點的坐標(biāo)(x0，y0)和像點的系統(tǒng)誤差Δx、Δy，上式也可寫作x-x0+Δx=-fa1(XA-XS)+b1(YA-YS)+c1(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)]]>y-y0+Δy=-fa2(XA-XS)+b2(YA-YS)+c2(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)]]>其中(x，y)是像點坐標(biāo)，是反投需要得到的結(jié)果。x0，y0是像主點坐標(biāo)，Δx，Δy是像點誤差，f是相機(jī)的主距、a1～a3，b1～b3，c1～c3組成相片的旋轉(zhuǎn)矩陣，Xs，Ys，Zs是相機(jī)在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，通過GPS接收的坐標(biāo)與相機(jī)相對于車的位置計算得到。(根據(jù)idx文件和spr文件中的參數(shù)計算得到)，XA，YA，ZA是資產(chǎn)的大地坐標(biāo)，已知。
通過共線方程，將已知的攝像機(jī)在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和姿態(tài)，資產(chǎn)的大地坐標(biāo)，相機(jī)的檢校得到的參數(shù)代入后，如果資產(chǎn)大地坐標(biāo)在該影像上成像則可得到像點坐標(biāo)，沒有成像則得到的坐標(biāo)不在像片的行列坐標(biāo)范圍之內(nèi)。
(3-2)根據(jù)反投結(jié)果作出以下選擇在影像上得到像點坐標(biāo)，將查找結(jié)果存儲，進(jìn)行下面的步驟；或，在影像上不能得到像點坐標(biāo)，進(jìn)行下面的步驟；(3-3)循環(huán)步驟(3-1)，直至反投完步驟(2)獲得的所有影像。
(4)在步驟(3)獲得的影像中檢測該資產(chǎn)的步驟。
(4-1)在步驟(3)獲得的影像上根據(jù)像點坐標(biāo)開窗進(jìn)行資產(chǎn)的提取資產(chǎn)圖像，如果未提取到，表明資產(chǎn)已丟失；(4-2)將提取到的圖形與滿足預(yù)先設(shè)定的條件——圖像面積閾值比較；如果提取到的圖形的面積小于圖像面積閾值，表明資產(chǎn)損壞；如果提取到的圖形的面積大于或等于圖像面積閾值，表明資產(chǎn)完好。
(5)輸出結(jié)果，循環(huán)步驟(1)，直至讀取完所有需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)。
圖1中，虛線框中為圖像處理的過程，若無此過程則可由人工查看相片完成。
當(dāng)然，本發(fā)明實施例的步驟(3)也可由人工查看完成。
權(quán)利要求
1.基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法，其方法步驟為(1)讀取需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)；(2)在攝影測量的存儲數(shù)據(jù)影像中查找有可能含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(3)在步驟(2)獲得的影像中查找含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(4)在步驟(3)獲得的影像中檢測該資產(chǎn)的步驟；所述攝影測量的存儲數(shù)據(jù)中至少包括影像以及該影像目錄，影像目錄中包括影像曝光點的大地坐標(biāo)；步驟(2)具體為(2-1)將讀取的資產(chǎn)大地坐標(biāo)與存儲數(shù)據(jù)中影像曝光點的大地坐標(biāo)進(jìn)行對比，找到資產(chǎn)大地坐標(biāo)附近設(shè)定范圍值內(nèi)的影像曝光點；(2-2)依步驟(2-1)獲得的影像曝光點，找到有可能含有上述資產(chǎn)的影像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于影像目錄中還包括影像曝光點攝影器材參數(shù)；步驟(3)具體為(3-1)采用反投的方法，將資產(chǎn)大地坐標(biāo)依次反投到步驟(2)獲得的影像中；(3-2)根據(jù)反投結(jié)果作出以下選擇在影像上得到像點坐標(biāo)，將查找結(jié)果存儲，進(jìn)行下面的步驟；或，在影像上不能得到像點坐標(biāo)，進(jìn)行下面的步驟；(3-3)循環(huán)步驟(3-1)，直至反投完步驟(2)獲得的所有影像。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于攝影測量的道路資產(chǎn)檢測方法，其方法步驟為(1)讀取需檢測資產(chǎn)的大地坐標(biāo)；(2)在攝影測量的存儲數(shù)據(jù)影像中查找有可能含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(3)在步驟(2)獲得的影像中查找含有上述資產(chǎn)的影像的步驟；(4)在步驟(3)獲得的影像中檢測該資產(chǎn)的步驟。本發(fā)明方法利用車載攝影(數(shù)字相機(jī)或攝像機(jī)攝影)測量數(shù)據(jù)，可在攝影測量影像中，直觀了解資產(chǎn)的變化，可高效、準(zhǔn)確、全面的對所擁有道路資產(chǎn)進(jìn)行檢測。
文檔編號G01C11/00GK101050963SQ20071005197
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者謝文娟 申請人:武漢立得空間信息技術(shù)發(fā)展有限公司