本發(fā)明涉及攝影測量
技術領域：
，尤其涉及一種攝影測量方法及裝置。
背景技術：
：通過相機拍攝不同角度有一定重疊度的相片，使用相關算法進行拼接可以生成不同投影下的全景影像，可以提供虛擬漫游功能，為用戶提供360°立體體驗，也已經廣泛應用于各個領域，但這種影像只是由二維相片拼接而成，只是視覺上的三維，不具有量測性。現(xiàn)有技術中的全景可量測技術方案，但大多基于兩幅獨立全景影像，重疊區(qū)域需要做大量控制點進行定向，求解內外方位元素，數(shù)據(jù)量大，且對一幅全景影像中每個點進行量測需要拍攝至少三幅全景影像，應用起來顯然非常不便。也有使用單幅影像進行量測，但需要人工參與做與地面的交線且精度非常差，現(xiàn)有技術中也存在使用雙目相機利用相機云臺進行量測的技術，但操作顯然非常復雜，工作量大。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種攝影測量方法及裝置，解決現(xiàn)有技術中全景可測量技術應用不便，數(shù)據(jù)量大，處理困難，精度差的技術問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種攝影測量方法，包括：獲取影像信息，所述影像信息包括至少兩幅影像；對相鄰影像進行畸變校正；采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提??；確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；根據(jù)相機校準信息，獲取內方位元素；根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；根據(jù)地面坐標進行測量。一種攝影測量裝置，包括：影像獲取模塊，用于獲取影像信息，所述影像信息包括至少兩幅影像；校正模塊，用于對相鄰影像進行畸變校正；特征點提取模塊，用于采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提取；影像拼接模塊，用于確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；內方位元素獲取模塊，用于根據(jù)相機校準信息，獲取內方位元素；外方位元素計算模塊，根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；地面坐標計算模塊，用于根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；測量模塊，用于根據(jù)地面坐標進行測量。本發(fā)明提供一種攝影測量方法及裝置，通過獲取影像信息；對相鄰影像進行畸變校正；采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提??；確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；根據(jù)相機校準，獲取內方位元素；根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；根據(jù)地面坐標進行測量。計算數(shù)據(jù)量小，處理簡單，精度較高，不需要相機云臺進行相機旋轉，一次拍攝就可以求出全景中任意可量測點的真三維坐標，生成點云，進而可以進行距離、坡度、面積等測量。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例的一種攝影測量方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例的球面模型畸變校正的示意圖圖3為本發(fā)明實施例的一種攝影測量裝置的結構示意圖.具體實施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明實施例中提供了一種攝影測量方法，如圖1所示，包括：步驟101、獲取影像信息；其中，使用十二個GoPro運動相機組裝成一個全景立體相機，水平方向四對雙目相機，鏡頭水平視角120°，垂直視角90°以上，所以水平方向立體相機的視野完全可以覆蓋；上下各一對立體相機，視野120°，可覆蓋剩下的視野范圍，包括天和地。步驟102、對相鄰影像進行畸變校正；其中，由于采用GoPro廣角魚眼鏡頭，存在影像畸變，視角越大遠離中心區(qū)域的畸變就越大，本步驟可以按照如圖2所示的球面模型，進行畸變校正，如圖2所示OZ為魚眼鏡頭主光軸，XOY平面是成像平面，f是焦距，O(0，0，0)為坐標原點，也是相機中心所處的位置，β為O’OP對應的弧度；Q點為魚眼鏡頭的成像點，與之對應的為魚眼球面切平面上的P點，P′為表示不發(fā)生任何畸變的成像點對應在切平面上的點，對應在投影切平面上P’點到圖片中心的距離為R，按照如下公式計算出畸變校正之后的像點坐標(x’,y’)，r=x2+y2×d]]>β=rf]]>R＝tanβ×fx′=R×x×dry′=R×y×dr]]>其中，x、y分別為空間內一點的X、Y的像空間坐標；d為已知系數(shù)。步驟103、采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提??；其中，步驟103具體可以包括：步驟103-1、對影像的測光參數(shù)進行調整設置，所述測光參數(shù)包括顏色、亮度、對比度及飽和度；其中，本步驟中利用測光優(yōu)化技術對組成全景圖像的各幅圖像的亮度和顏色等測光參數(shù)進行調整，可使全景圖的整體亮度和顏色更加均勻和自然，達到更佳的視覺效果。步驟103-2、利用Harris算子，對所述影像進行特征點提取，并進行相鄰影像的特征點匹配。其中，利用Harris算法進行特征點提取之后，需要找出相鄰影像的對應點。步驟104、確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；其中，步驟104具體可以包括：步驟104-1、通過數(shù)據(jù)擬合算法，對步驟103-2匹配的特征點進行提純，并計算變換矩陣，以將相鄰影像變換到同一坐標系；步驟104-2、確定相鄰影像的控制點；步驟104-3、判定相鄰影像在水平或垂直方向的相鄰關系，根據(jù)所述相鄰關系定位影像的位置及控制點，采用等距圓柱投影生成拼接影像。步驟105、根據(jù)相機校準信息，獲取內方位元素；其中，內方位元素為攝影中心到像片的垂直距離及像主點在像空間坐標系中的坐標，內方位元素一般視為已知，相機校準信息由制造廠家通過攝影機鑒定設備檢驗得到，檢驗的數(shù)據(jù)寫在儀器說明書上。步驟106、根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；其中，外方位元素包括六個參數(shù)，其中有三個直線元素，用于描述攝影中心的空間坐標，另外三個為角元素，用于表示相片的空間姿態(tài)，攝影中心S與地面點A在地面攝影測量坐標系D-XtpYtpZtp中的坐標分別為(XS,YS,ZS)(即影像的外方位直線元素)和(XA,YA,ZA)，根據(jù)S、A、像點a三點共線，得到中心投影構像方程式為x=-fa1(XA-XS)+b1(YA-YS)+c1(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(XA-XS)+c3(XA-XS)y=-fa2(XA-XS)+b2(YA-YS)+c2(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(XA-XS)+c3(XA-XS)---(1)]]>其中，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3分別為兩種坐標軸系(S-XYZ的像空間輔助坐標系，S-xyz為像空間坐標系)之間夾角的余弦，a1、a2、a3分別為像空間輔助坐標系的X軸與S-xyz三軸(x、y、z)之間的夾角余弦，b1、b2、b3分別為像空間輔助坐標系的Y軸與S-xyz三軸(x、y、z)之間的夾角余弦，c1、c2、c3分別為像空間輔助坐標系的Z軸與S-xyz三軸(x、y、z)之間的夾角余弦，(x,y)為像點a在S-xyz下的像點坐標。由于上述公式為非線性方程，因此利用空間后方交會誤差方程式和法方程，對上述公式進行線性化處理，利用經典平差方法導出誤差方程式如下：其中amn為各待求參數(shù)，ω、γ為別為主光軸繞主軸(Y軸)、副軸(繞Y軸旋轉角后的X軸)、第三軸(繞Y、X軸旋轉后的Z軸)的旋轉角。式中，lx=x-(x)=x+fa1(XA-XS)+b1(YA-YS)+c1(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)ly=y-(y)=y+fa2(XA-XS)+b2(YA-YS)+c2(ZA-ZS)a3(XA-XS)+b3(YA-YS)+c3(ZA-ZS)---(3)]]>由于公式(2)中各系數(shù)取自泰勒級數(shù)展開式的一次項，而未知數(shù)的近似值往往是粗略的，因此計算必須通過逐漸趨近的方法，即用近似值與改正數(shù)的和作為新的近似值，重復計算過程，求出新的改正數(shù)，這樣反復趨近，直到改正數(shù)小于某一限值為止，最后得出六個外方位元素的解。步驟107、根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；其中，步驟107具體可以包括：步驟107-1、根據(jù)相鄰影像的外方位元素，計算基線分量；其中，基線分量BX＝XS1-XS2，BY＝y(tǒng)S1-YS2，BZ＝ZS1-ZS2。步驟107-2、量測像點坐標；其中，分別分布在兩個相鄰影像的兩個像點的坐標分別為(x1，y1)和(x2，y2)；步驟107-3、根據(jù)外方位角元素計算像點坐標對應的像空間輔助坐標；其中，兩個像點的在像空間輔助坐標系中的坐標分別為(X1，Y1)和(X2，Y2)；步驟107-4、計算點投影系數(shù)；其中，投影系數(shù)為分別為N1和N2N1=BXZ2-BZX2X1Z2-X2Z1]]>N2=BXZ1-BZX2X1Z2-X2Z1]]>步驟107-5、根據(jù)點投影系數(shù)、像空間輔助坐標，計算地面坐標。其中，具體根據(jù)前方交會公式，計算地面坐標(XA、YA、ZA)XA=XS1+N1X1=XS2+N2X2YA=YS1+N1Y1=YS2+N2Y2ZA=ZS1+N1Z1=ZS2+N2Z2]]>步驟108、根據(jù)地面坐標進行測量。其中，計算出多個點的地面坐標之后，可進行不同的測量計算，例如：1、計算兩點(X1、Y1、Z1)(X2、Y2、Z2)間距離：L=(X1-X2)2+(Y1-Y2)2+(Z1-Z2)2]]>2、計算四點(X1、Y1、Z1)(X2、Y2、Z2)所圍成的區(qū)域的面積：S=L1+L32×L2+L42]]>3、計算兩點(X1、Y1、Z1)(X2、Y2、Z2)間的坡度：β=tan-1(Z1-Z2)(X1-X2)2+(Y1-Y2)2]]>本發(fā)明提供一種攝影測量方法，通過獲取影像信息；對相鄰影像進行畸變校正；采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提??；確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；根據(jù)相機校準信息，獲取內方位元素；根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；根據(jù)地面坐標進行測量。計算數(shù)據(jù)量小，處理簡單，精度較高，不需要相機云臺進行相機旋轉，一次拍攝就可以求出全景中任意可量測點的真三維坐標，生成點云，進而可以進行距離、坡度、面積等測量。同時也可以使用單獨相對相對性定向計算空間坐標，因為立體相機的基線已知，所以工作量會更小，本專利只以最傳統(tǒng)的方法來進行坐標結算，其余方法可以參看相關書籍。本發(fā)明實施例還提供了一種攝影測量裝置，如圖3所示，包括：影像獲取模塊310，用于獲取影像信息，所述影像信息包括至少兩幅影像；校正模塊320，用于對相鄰影像進行畸變校正；特征點提取模塊330，用于采用Harris算法對經過畸變校正的相鄰影像進行特征點提取；影像拼接模塊340，用于確定相鄰影像的控制點，根據(jù)控制點對相鄰影像進行拼接，并采用等距圓柱投影生成拼接影像；內方位元素獲取模塊350，用于根據(jù)相機校準信息，獲取內方位元素；外方位元素計算模塊360，根據(jù)空間后方交會公式，計算每幅影像的外方位元素；地面坐標計算模塊370，用于根據(jù)內方位元素、相鄰影像的外方位元素和空間前方交會公式，計算地面坐標；測量模塊380，用于根據(jù)地面坐標進行測量。其中，所述影像獲取模塊310，具體用于通過水平設置的4對雙攝像機以及上下各一對攝像機，獲取360度全景影像信息。所述特征點提取模塊330，包括：影像預處理單元331，用于對影像的測光參數(shù)進行調整設置，所述測光參數(shù)包括顏色、亮度、對比度及飽和度；特征點匹配單元332，用于利用Harris算子，對所述影像進行特征點提取，并進行相鄰影像的特征點匹配。所述影像拼接模塊340，包括：坐標變換單元341，用于通過數(shù)據(jù)擬合算法，對匹配的特征點進行提純，并計算變換矩陣，以將相鄰影像變換到同一坐標系；控制點確定單元342，用于確定相鄰影像的控制點；拼接執(zhí)行單元343，用于判定相鄰影像在水平或垂直方向的相鄰關系，根據(jù)所述相鄰關系定位影像的位置及控制點，采用等距圓柱投影生成拼接影像。所述地面坐標計算模塊370，包括：基線分量計算單元371，用于根據(jù)相鄰影像的外方位元素，計算基線分量；像點坐標確定單元372，用于量測像點坐標；像空間輔助坐標計算單元373，用于根據(jù)外方位角元素，計算像點坐標對應的像空間輔助坐標；投影系數(shù)計算單元374，用于計算點投影系數(shù)；地面坐標計算單元375，用于根據(jù)點投影系數(shù)和像空間輔助坐標，計算地面坐標。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當然也可以全部通過硬件來實施，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案對
背景技術：
做出貢獻的全部或者部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。以上對本發(fā)明進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。當前第1頁1 2 3