專利名稱：地理參照圖像區(qū)域的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及依靠具有十公尺特性等級的光電子系統(tǒng)來地理參照區(qū)域，尤其在嚴(yán)重傾斜的曝光條件下。
背景技術(shù)：
圖I示出了在嚴(yán)重傾斜的曝光條件下所遇到的測量不確定性所導(dǎo)致的區(qū)域點(diǎn)P的定位(或地理定位)誤差，例如在航空-陸地應(yīng)用中，其中與至對象的距離相比，光電子系統(tǒng)位于地面附近(空運(yùn)的，對于低高度飛行或陸地應(yīng)用，至對象的距離與飛行高度之比為大約5甚至更高)。圖IA示出了由光電子系統(tǒng)的豎直位置h的測量不確定性eh導(dǎo)致的平面誤差eP。
適用以下等式e P= e h/tan 0 = (r/h)e h/ 0例如，在比對象的高度大20kft的高度處誤差e h為20m時，這將導(dǎo)致30km處的點(diǎn)P的定位的誤差e p為120m。圖IB示出了由從光電子系統(tǒng)觀測點(diǎn)P時的定向角的測量不確定性e 0所導(dǎo)致的誤差e p，即在照相機(jī)光軸(或LdV)的豎直平面中的取向誤差。適用以下等式e P=r. e 0/sin 0 =r. e 0. (h2+r2) 1/2/h=r2. e 0 (l+(h/r)2)1/2 ^ r2. e 0/h在前述實(shí)例的相同條件下，例如誤差e 0為Imrd時(對應(yīng)于非常有利的情形)在150m的點(diǎn)P的定位上引起誤差e 0。這些誤差可能累計(jì)，最終導(dǎo)致點(diǎn)P的定位誤差接近270m。然而，在固定在例如車輛桅桿或船桅桿的頂部的低高度陸地光電子系統(tǒng)(直升飛機(jī)，迷你無人駕駛飛機(jī))中也發(fā)現(xiàn)了該誤差。然而，大部分這些系統(tǒng)必須獲取并且表征以十公尺效率的較大距離移動的對象的定位。已經(jīng)說明了測量誤差對點(diǎn)P的地理定位誤差的影響。地理參照由成像區(qū)域的所有點(diǎn)而非單個點(diǎn)的地理定位組成。為了在上述條件下實(shí)現(xiàn)十公尺等級的地理參照，常規(guī)辦法是使用一般由專門操作人員在地面上執(zhí)行的后處理操作，所述專門操作人員對依靠地理參考(或具有優(yōu)選全世界或者至少足以覆蓋所表示的需求的地標(biāo))所獲取的圖像重新排列。然而，通常由接近豎直的曝光所采集的這些地標(biāo)難于與嚴(yán)重傾斜的圖像自動地配對，并且受信息老化影響。其中一個難點(diǎn)在于快速獲取地球任一點(diǎn)上的該特性，而不需要使用難于與圖像立即配對但不受信息老化影響的真實(shí)世界覆蓋信息?，F(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中為建立數(shù)字高度模型或MNT而實(shí)施的一種方案由以下步驟組成，即在有利的獲取條件下使用飛行激光執(zhí)行多個光束距離和方向的測量。實(shí)際上，該應(yīng)用在能夠在接近豎直的條件下獲取信息的低曝光約束下，在飛行高度很低的情形下執(zhí)行，以使取向誤差不至于損害直接位置特性。所使用的系統(tǒng)一般不會提供任何關(guān)聯(lián)成像，并且當(dāng)它們提供關(guān)聯(lián)成像時，這兩個系統(tǒng)不耦合。這些空運(yùn)激光器繪制技術(shù)旨在單獨(dú)使用距離測量以便重構(gòu)MNT，并且在所遇到的與嚴(yán)重傾斜目標(biāo)的遠(yuǎn)程采集條件有關(guān)的應(yīng)用中不提供與圖像的耦合。此外，這些方法有利地適用于更新所產(chǎn)生的信息并由此控制立體繪制地點(diǎn)，這涉及在地面站中在操作員的控制下產(chǎn)生成像區(qū)域上的數(shù)字地形模型(MNT)和正射圖像。通常用于產(chǎn)生正射圖像 、MNT以便最終生成地圖和矢量數(shù)據(jù)庫(BDD)的另一種方案是，使用基于從飛機(jī)或從衛(wèi)星獲取的光學(xué)或雷達(dá)圖像的航空三角測量技術(shù)。衛(wèi)星上的傳感器通常用來基于圖像獲取以及位置和高度測量來覆蓋大部分區(qū)域，此外，這在地域和更大的尺度上進(jìn)行?；谡骱蟮膶ο缶拔锏男螤钣^測而對光學(xué)圖像的內(nèi)部一致性的所進(jìn)行的控制依靠矩陣檢測器來產(chǎn)生。這一點(diǎn)可利用軌跡和/或掃描技術(shù)來保證，同時保證信息的重疊和連續(xù)重構(gòu)，即信息可以基于一些地標(biāo)來整體地取向，以便校正其余取向偏差。當(dāng)從觀測或遠(yuǎn)程檢測衛(wèi)星獲取時，也需要該空間三角測量技術(shù)。航空三角測量應(yīng)用對應(yīng)于具有寬測量基礎(chǔ)(基礎(chǔ)是檢測器在兩個圖像之間的位移)的獲取，從而與獲取速率達(dá)到每3分鐘將近10，000個圖像的戰(zhàn)略應(yīng)用相比(幾十Hz)，對應(yīng)于相對低速率的獲取(0. IHz的量級)。再者，圖像在操作人員的控制下來處理并且用在地面站中。在生成信息的任務(wù)中，操作人員還會進(jìn)行-對具有已合格的地理參照的外部參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問-使用設(shè)備來識別對象和圖像的相關(guān)細(xì)節(jié)，并且將它們與參考數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便在圖像中得到地標(biāo)點(diǎn)，從而強(qiáng)化圖像的地理參照。由地面上的操作人員對圖像地理參照的強(qiáng)化，由以下處理構(gòu)成即使當(dāng)與待被地理參照的圖像有關(guān)的信息的品質(zhì)較差時，該處理對結(jié)果而言仍是有效的，同時限制了執(zhí)行時間、所需參考地理數(shù)據(jù)、校正任務(wù)和所包括的時間。航空三角測量任務(wù)確定所有圖像的絕對取向。必要時，可以假定它們?yōu)閱蝹€圖像(或圖像塊)并且依靠輸入類似的點(diǎn)和/或地標(biāo)點(diǎn)來校正結(jié)果，以及提供手動或目視特性檢查。該要求對于操作人員來說，在對圖像的組裝品質(zhì)和由多個圖像覆蓋的區(qū)域的地理參照的品質(zhì)進(jìn)行控制的循環(huán)中，在使用尤其要求更短的執(zhí)行時間——接近實(shí)際時間的應(yīng)用的條件下，是不能實(shí)行的。除了與曝光條件(或CPDV)有關(guān)的該特性問題以外，還必須具有-更好的圖像分辨率，以便查看細(xì)節(jié)，換句話說，強(qiáng)化在圖像中用來表示地面距離的分辨率，或“GRD”(地面采樣距離)，以及-更大的地面覆蓋，換句話說，增加成像區(qū)域以利于在環(huán)境、安全、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)自然條件的操作上的使用，而不用以任何方式犧牲待被地理參照的信息的獲取范圍。通過移動檢測器或者/并且使用更大的檢測器或/和更大的視野，來確保大區(qū)域覆蓋。衛(wèi)星裝置的大區(qū)域覆蓋通過沿衛(wèi)星軌道的衛(wèi)星移動和曝光參數(shù)之間較好的相對品質(zhì)來促成，因?yàn)?定位的品質(zhì)依賴于由天體力學(xué)等式限制的傳導(dǎo)地理學(xué)的測量和參數(shù)控制。這允許在時間上其形狀的簡單且剛性的建模。-空間方位角通過軌跡的穩(wěn)定性和相關(guān)控制裝置而具有一致性。
對于陸地應(yīng)用，檢測器不總是可以移動，并且相對于待獲取區(qū)域，檢測器的尺寸有時是有限的。航空陸地的大區(qū)域覆蓋更困難，因?yàn)?在空運(yùn)情形中，通過操縱平臺來確保軌跡，-在陸地情形中，平臺固定或者移動性很小。在材料品質(zhì)嚴(yán)格控制的情形下，所述使用大檢測器首選使用陣列檢測器。然而，關(guān)于很好地了解隨時間的指向(在與陣列方向?qū)?yīng)的圖像的方向之間)的困難使圖像的內(nèi)部一致性(這允許控制圖像的幾何形狀)劣化，從而使光電子件的強(qiáng)大特性中的一個劣化。此夕卜，必須減小積分時間，以便相對于成像區(qū)域來適應(yīng)與檢測器移動有關(guān)的渦卷效應(yīng)。
使用更大的視野來覆蓋大區(qū)域的可能性與GRD中給定獲取距離范圍的需求相沖突。為了彌補(bǔ)該約束，使用快速的基于掃描的獲取模式諸如巾貞步進(jìn)(frame-step)(或步進(jìn)注視(st印staring))，并且增加同一平臺上的檢測器數(shù)量。對于軍事應(yīng)用，必須能夠?qū)Ψ直媛瘦^高的大量圖像進(jìn)行快速地理參照。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在，在遵守十公尺等級地理參照的約束的同時，通過適應(yīng)于地面上的表面區(qū)域在嚴(yán)重傾斜曝光和具有足夠的獲取區(qū)域的條件下成像的要求，克服執(zhí)行時間、需要地面操作人員和外部參考數(shù)據(jù)、圖像中的景物分辨率不足的缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的地理參照方法基于以下具有高準(zhǔn)確度和精確度的兩種信息的提供-在同一個圖像信息單元中的多個距離測量，其中準(zhǔn)確度為公尺，-精度為像素的角尺寸量級(10μ rad)的測距距離的像素之間的定向的角背離，取決于〇確定與距離測量相關(guān)的圖像坐標(biāo)所需的質(zhì)量。O良好的光電子圖像的內(nèi)部幾何一致性和使存在小于或達(dá)到像素量級的重疊的圖像之間配對的能力。算法處理操作基于前述信息計(jì)算每一個圖像的曝光的條件參數(shù)。從而，少數(shù)準(zhǔn)確的距離測量和精確的角偏差(使用光電子圖像的內(nèi)部一致性信息和/或內(nèi)部測量的精確度)可以在地面稍微不平坦的假定下或者通過具有MNT來更好地執(zhí)行區(qū)域的地理參照。則成像區(qū)域的地理參照的品質(zhì)在整體上因距離測量的準(zhǔn)確度而受益，而在局部上因光電子角度測量的相對品質(zhì)所具有的幾何致性而受益。根據(jù)所生成的誤差平衡表，與所使用信息的各自品質(zhì)有關(guān)的一致性將被記錄，所使用信息的各個分量具有米量級(高度為20kft的30km處的大小為10 μ rad的一些像素表示I. 5m的距離)。更具體而言，本發(fā)明的主題是依靠成像光電子系統(tǒng)地理參照區(qū)域的方法，該方法包括依靠檢測器來獲取M個連續(xù)圖像的步驟，成像區(qū)分布在這M個圖像之間，其中MS 1，主要特征在于，該方法還包括以下步驟-測量在系統(tǒng)與區(qū)域中被稱為測距點(diǎn)的P個點(diǎn)之間的P個距離dpdy.. .、dP，其中P彡3，這些測距點(diǎn)分布在所述圖像的K個圖像中，其中I < K < M，-在獲取M個圖像的同時獲取檢測器的定位xm，ym,zm,
-在獲取M個圖像的同時測量檢測器的空間方位角CfWΘ m, Ψω,-獲取這K個圖像中與P個測距點(diǎn)對應(yīng)的被稱為像點(diǎn)的點(diǎn)的坐標(biāo)(P1,qi)、(p2, q2)、···> (pp, qP),-以及以下步驟即根據(jù)定位、空間方位角、距離和像點(diǎn)坐標(biāo)，估計(jì)與M個圖像對應(yīng)的曝光條件參數(shù)xe，ye，ze，Ψε，Θ e, φ。，以便減小M個圖像中的每一個圖像的參數(shù)Xm, ym, Zm, ψω, 9 m,(知的誤差。該方法允許以下述方式對整個成像區(qū)域進(jìn)行地理定位，而不限于景物的單個點(diǎn)
-在十公尺等級的準(zhǔn)確度的情形下，尤其通常在空運(yùn)應(yīng)用和檢測器位于地面附近的情形中經(jīng)常遇到的嚴(yán)重傾斜曝光條件下，因?yàn)樘匦院艽蟪潭壬喜皇芸臻g方位角測量誤差的影響(大大減小與方位取向誤差和繞LdV的旋轉(zhuǎn)誤差相關(guān)聯(lián)的平面定位誤差的敏感度)。-自主地，即不用操作人員的干涉并且不訪問參考數(shù)據(jù)，-實(shí)時地，由于通常以測距儀的速率(一般為IOHz)來訪問信息，并且沒必要執(zhí)行任何后處理或者不需要特定的信息強(qiáng)化裝置，-不管獲取范圍和圖像中地面分辨率(地面采樣距離GRD)之間的沖突而采用最廣泛且分辨率最好的景物覆蓋，-離散地，因?yàn)榭梢詫ξ幢粶y距儀直接照射的對象進(jìn)行地理定位，這避免不得不對待定位的敏感對象執(zhí)行主動測量，從而在要求離散等級的戰(zhàn)術(shù)操作中具有優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，在M彡3的情形下，連續(xù)獲取區(qū)域的M個圖像，這些圖像示出了兩兩重疊的區(qū)域，并且該方法包括提取這M個圖像的重疊區(qū)域中的類似圖元的步驟和基于這些類似圖元兩兩地映射圖像的步驟。根據(jù)前述實(shí)施例的特殊實(shí)現(xiàn)，當(dāng)P=K時，測距點(diǎn)分別位于每一個圖像的中心。優(yōu)選地，當(dāng)光電子系統(tǒng)固定時，描述定位的參數(shù)(^，ye, ze)僅被估計(jì)一次。當(dāng)光電子系統(tǒng)包括定位裝置并且其在已知的軌跡上移動時，可以基于連續(xù)位置測量和軌跡模式對定位ye, ze進(jìn)行估計(jì)。當(dāng)光電子系統(tǒng)訪問(或包括)指明其定位、其速度、其加速度的測量裝置時，則以參數(shù)形式的對其軌跡進(jìn)行建模。然后，在進(jìn)行獲取(圖像和測距)的同時估計(jì)位置的定位
xe，yej Ze°根據(jù)第一變型，當(dāng)在同一個圖像中存在多個測距點(diǎn)時，同時獲取這些點(diǎn)的距離測量。根據(jù)另一個變型，當(dāng)在同一個圖像中存在多個測距點(diǎn)時，連續(xù)獲取這些點(diǎn)的距離測量，獲取每一個距離的時間小于獲取這個圖像的時間與圖像中的這些點(diǎn)的數(shù)量之比。此外，本發(fā)明的主題是地理參照光電子系統(tǒng)，其包括檢測器，其具有光軸LdV ;對該檢測器進(jìn)行定位的裝置；對檢測器的空間方位角進(jìn)行測量的裝置；測距儀，其與檢測器的LdV協(xié)調(diào)；以及處理單元，其連接至上述元件，并且能夠執(zhí)行P=K時的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，發(fā)射激光束的測距儀配備有用于分裂或偏轉(zhuǎn)被發(fā)射的激光束并且對所接收的信號進(jìn)行分析以便依靠適于執(zhí)行上述方法的處理操作來確定飛行時間(ToF)和光束相對于圖像的取向的裝置。


通過閱讀作為非限制性實(shí)例給出的以下詳細(xì)描述并且參考附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖IA和圖IB示意性示出了在傾斜曝光條件下的地理定位誤差；圖2示意性示出了用在根據(jù)本發(fā)明的地理參照方法中圖像的曝光條件參數(shù)和其它信息；圖3示意性示出了在基于單個圖像的本發(fā)明第一實(shí)施例的背景下使用的且具有多個測距點(diǎn)的示意性圖像；圖4示意性示出了設(shè)置有偏轉(zhuǎn)裝置的測距儀的操作模式；圖5示意性示出了根據(jù)基于M個圖像的本發(fā)明方法的第二實(shí)施例的實(shí)例，其中M=2并且每個圖像中具有多個測距點(diǎn)；
圖6A和圖6B示意性示出了根據(jù)基于M個圖像的本發(fā)明的方法的該第二實(shí)施例的另一個實(shí)例，其中M=4且每一個圖像中具有一個或多個測距點(diǎn)，具有獲取圖像和測距點(diǎn)的步驟(圖6A)和提取圖像中的類似點(diǎn)的步驟(圖6B)；圖7A和圖7B示意性示出了根據(jù)基于M個圖像的本發(fā)明的方法的第三實(shí)施例的實(shí)例，其中M=4并且在這些圖像中的3個的中心處具有單個測距點(diǎn)，具有獲取圖像和測距點(diǎn)的步驟(圖7A)和提取圖像中的類似點(diǎn)的步驟(圖7B)；圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的示意性光學(xué)電子系統(tǒng)；圖9示出了從MNT網(wǎng)格開始以三角形式密化空間方位角的處理和結(jié)果；圖10示出了景物模型的密化結(jié)果對互見度計(jì)算的影響。附圖之間，相同的元件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識。
具體實(shí)施例方式區(qū)域的地理參照誤差受六個外部參數(shù)的品質(zhì)制約，所述六個外部參數(shù)也稱為曝光參數(shù)，示出在圖2中并且表示為-檢測器的絕對位置，其通過定位裝置來獲得，并且其在局部地理坐標(biāo)系統(tǒng)中表征為〇其平面坐標(biāo)X和y，以及，O其高度坐標(biāo)z，-通過諸如導(dǎo)航慣性系統(tǒng)(CNI)的慣性裝置和/或慣性測量單元(UMI)獲得的圖像的絕對空間方位角，并且其可以表征為〇由其方位角Ψ和量化其俯角的定向角Θ限定的LdV的方向，O圖像繞LdV的第三旋轉(zhuǎn)角φ,也稱為擺動角。檢測器(或站照相機(jī))的位置優(yōu)選在以下笛卡爾地理坐標(biāo)系統(tǒng)中使用-或者以地球?yàn)橹行牡娜蛳到y(tǒng)(或ECEF,表示地心地固)，-或者以地面上某點(diǎn)為中心的局部系統(tǒng)(或ENU，表示東北向上)，或者等效地，因其簡單地?cái)[動軸線X和y并且反轉(zhuǎn)軸線Z，因此局部地理坐標(biāo)系統(tǒng)也稱為NED (即北東向下)。該位置測量在平臺上獲取或者，如果傳感器允許安裝在平臺上的話，在傳感器上獲取(陸地照相機(jī)實(shí)例)。為了得到很精確的位置信息，優(yōu)選地使用由局部導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)生成并且與可用慣性信息(諸如，平臺的CNI、傳感器的UMI)理想混合的信息。目前，所設(shè)想的GNSS系統(tǒng)尤其依賴于GPS及其配件EGNOS、Galileo (當(dāng)Galil6o可利用時)和GL0NASS (當(dāng)其更新完成時)。6個曝光參數(shù)(xm，yffl, zffl, φ. θ ω, Ψω)被確定為具有受測量儀器和相關(guān)處理單元的品質(zhì)約束的品質(zhì)。假定光電子系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)(圖像的焦點(diǎn)和光學(xué)畸變、基本像點(diǎn)等)的校準(zhǔn)在其它地方進(jìn)行。然而，方法也可以估計(jì)這些參數(shù)并且更精確地確定例如在傳感器操作條件(溫度和機(jī)械應(yīng)力)下假定的光學(xué)畸變模型的參數(shù)的特定值。用于地理參照區(qū)域方法依靠圖8中所示的成像光電子系統(tǒng)100來執(zhí)行，所述成像光電子系統(tǒng)100包括-檢測器I，諸如照相機(jī)，-測距儀2，其LdV在檢測器的光電子通道上協(xié)調(diào)，
-裝置3，其定位檢測器，諸如GNSS器件、或可了利用諸如GPS的輔助器件來混合的UMI、恒星傳感器、地平傳感器等，-慣性裝置4，其測量諸如慣性單元等的檢測器的空間方位角，-裝置5，其利用適當(dāng)?shù)目萍计骷?反射鏡、光學(xué)纖維、特定的檢測器，等)和適當(dāng)?shù)男盘柼幚韥慝@取與測距點(diǎn)對應(yīng)的像點(diǎn)的坐標(biāo)，-處理單元6，其包括用于將所獲得的圖像的位置和空間方位角測量與距離同步的裝置，并且包括用于提取并測量像點(diǎn)的坐標(biāo)的裝置5。用于測量同步的時間戳記基準(zhǔn)優(yōu)選在具有最高的圖像獲取速率或距離測量速率的信息基礎(chǔ)上進(jìn)行。通常，方法包括以下步驟-依靠檢測器I獲取M個連續(xù)圖像，在這M個圖像之間分割成像區(qū)域，其中M彡1，-通過測距儀2在系統(tǒng)與被稱為測距點(diǎn)的區(qū)域的P個點(diǎn)之間測量P個距離屯、d2、. . .、dP，其中P彡3，這些測距點(diǎn)分布在K個所述圖像中，其中I彡K彡M，-在獲取M個圖像時，通過定位裝置3獲取檢測器的定位xm，ym,zm,-在獲取M個圖像時，通過慣性裝置4測量檢測器I的空間方位角φ ,Θ m, Ψω,-通過裝置5獲取這K個圖像中與這P個測距點(diǎn)對應(yīng)的被稱為像點(diǎn)的點(diǎn)的坐標(biāo)(Pi，Qi)> (P2, %)、…、(Pp，Qp) -根據(jù)允許定位(Xm，ym，zm)的測量和檢測器的空間方位角(Ψπ，θω,φβ)、Ρ個距離和P個像點(diǎn)坐標(biāo),通過處理單元6估計(jì)與M個圖像對應(yīng)的曝光條件參數(shù)cpe,Θ e, Ψ6)，以便校正M個圖像的參數(shù)(X。，y0, Z0, Ψ0, θ 0, φ )上的誤差。通常，表征K個圖像中每一個圖像的CPDV的參數(shù)的估計(jì)利用以下要素來執(zhí)行-定位測量和空間方位角測量，-距離測量以及，-像點(diǎn)坐標(biāo)，-地面的景物模型或假設(shè)。以下描述了四種應(yīng)用，該應(yīng)用在成像區(qū)域上應(yīng)用多次距離測量以便進(jìn)一步掌握與通過測量而提供的描述曝光站和圖像空間方位角的照相機(jī)參數(shù)(CPDV)有關(guān)的知識，或者甚至在不需要角度測量的情形下確定這些參數(shù)。應(yīng)用(I):利用3個距離來強(qiáng)化空間方位角和高度。使用具有3個距離測量的連續(xù)圖像區(qū)域，以便精確地確定表征LdV取向(不包括最后繞LdV的旋轉(zhuǎn)角(φβ)和傳感器的高度Ztl的2個角度值(Wc^P (參見圖2)。需要重申的是，這三個參數(shù)包括在嚴(yán)重傾斜的視野中(參見圖I)測量誤差對圖像的地理參照具有最關(guān)鍵的影響的兩個參數(shù)?；跍?zhǔn)確度和精確度都比角度測量所提供的準(zhǔn)確度和精確度更好的測量所進(jìn)行的確定，其構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的方法的重點(diǎn)。該應(yīng)用構(gòu)成了啟發(fā)性示例和該方法基本原理的展示。應(yīng)用(2):密化成像區(qū)域上地表。使用與待估計(jì)參數(shù)數(shù)量有關(guān)的距離和圖像測量的冗余。除3個所需的最小距離之外，每一個新的距離提供與至目標(biāo)點(diǎn)處的景物的距離有關(guān)的相關(guān)測量，因此對于已經(jīng)知曉的傳感器位置和圖像空間方位角，相關(guān)信息著眼于定位地面上的目標(biāo)點(diǎn)。確定分散點(diǎn)的高度和位置以密化地面模型的初始知識。在曝光參數(shù)和景物參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)中，處理將所有測量充分考慮在內(nèi)。然而，顯然為了闡明其意義，可以使用一些測量去估計(jì)CPDV，并且使用剩下的測量去識別地面上作為測量主體的位置上的高度。 應(yīng)用(3):采用一組圖像和距離測量的航空分割測量(a6ro_lat6ration)。利用一組重疊圖像、圖像之間的相似圖元的觀測、圖像上的距離測量、景物模型和近似測量，能夠初始化圖像的曝光參數(shù)，以便強(qiáng)化每一個圖像的曝光參數(shù)和描述景物模型的參數(shù)。該應(yīng)用重點(diǎn)在于外部參數(shù)的估計(jì)，而非由焦點(diǎn)組成的內(nèi)部參數(shù)，圖像主點(diǎn)(PPI)的坐標(biāo)和光學(xué)畸變的描述也可以在該應(yīng)用的背景下進(jìn)行估計(jì)。使用圖像上距離測量的冗余，以便密化景物模型，由此強(qiáng)化相應(yīng)特征(MEC)與估計(jì)迭代中提取的定位之間的映射。該應(yīng)用示出了在最一般尺寸的操作應(yīng)用背景下處理的執(zhí)行。應(yīng)用(4):地標(biāo)的使用。在與地理參照的參考圖像數(shù)據(jù)配對的成像區(qū)域的點(diǎn)上使用至少3個距離測量，以便清楚地計(jì)算外部曝光參數(shù)并且強(qiáng)化其知識。下文中給出了執(zhí)行這些應(yīng)用的一些細(xì)節(jié)。應(yīng)用(I):采用3個距離來強(qiáng)化CPDV對于遠(yuǎn)景曝光，將圖像和地形坐標(biāo)聯(lián)系在一起的共線性等式可以寫出將地面點(diǎn)“G”的坐標(biāo)(xk，yk，zk)與圖像像素相關(guān)聯(lián)的位置函數(shù)，如
權(quán)利要求
1.一種依靠成像光電子系統(tǒng)(100)地理參照區(qū)域的方法，其包括依靠檢測器(I)獲取M個連續(xù)圖像的步驟，成像區(qū)分布在這M個圖像之間，其中M ^ 1，特征在于，所述方法還包括以下步驟 -測量在系統(tǒng)與所述區(qū)域中被稱為測距點(diǎn)的P個點(diǎn)之間的P個距離Clpd2.....dP，其中P≥3，這些測距點(diǎn)分布在所述圖像的K個圖像中，其中I < K < M， -在獲取M個圖像的同時獲取檢測器的定位Xm，yffl, zffl, -在獲取M個圖像的同時測量檢測器的空間方位角0ffl, ^ffl, -獲取這K個圖像中與P個測距點(diǎn)對應(yīng)的被稱為像點(diǎn)的點(diǎn)的坐標(biāo)(P1, Q1)、(p2, q2)、…、(Pp> Qp)， -以及以下步驟根據(jù)定位、空間方位角、距離和像點(diǎn)坐標(biāo)估計(jì)與M個圖像對應(yīng)的曝光條件參數(shù)xe，ye，ze，9 e, ，以便校正M個圖像中的每一個圖像的參數(shù)xm) y* zm) 9 III) <Pm 的差。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，M^ 3，連續(xù)獲取區(qū)域的M個圖像，這些圖像示出了兩兩重疊的區(qū)域，并且該方法包括提取這M個圖像的重疊區(qū)域中的類似圖元的步驟和基于這些類似圖元兩兩地映射圖像的步驟。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，當(dāng)P=K時，測距點(diǎn)分別位于每一個圖像的中心。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，由于所述光電子系統(tǒng)固定，因此所述參數(shù)Xe、ye> Ze僅被估計(jì)一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，所述光電子系統(tǒng)包括用于測量定位系統(tǒng)(3)的軌跡、速度、加速度并且在以參數(shù)形式建模的該軌跡上運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)裝置，估計(jì)與圖像獲取、測距對應(yīng)的時刻的位置的定位x6，le, z6。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，當(dāng)在同一個圖像中存在多個測距點(diǎn)時，同時獲取這些點(diǎn)的距離測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，當(dāng)在同一個圖像中存在多個測距點(diǎn)時，連續(xù)獲取這些點(diǎn)的距離測量，獲取每一個距離的時間小于或等于獲取這個圖像的時間與圖像中的這些點(diǎn)的數(shù)量之比。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的地理參照區(qū)域的方法，其特征在于，其包括利用參考地理參照數(shù)據(jù)使動態(tài)圖像的測距點(diǎn)與這些參考數(shù)據(jù)自動配對的步驟。
9.一種地理參照光電子系統(tǒng)(100)，其包括檢測器(I )，其具有LdV ;裝置(3)，其定位該檢測器；裝置(4)，其測量檢測器的空間方位角；測距儀(2)，其與檢測器的LdV協(xié)調(diào)；裝置(5)，其獲取測距點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；以及處理單元(6)，其連接至上述元件，并且能夠執(zhí)行如權(quán)利要求3所述的方法。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的地理參照光電子系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述測距儀(2 )發(fā)射激光束并且配備有用于分裂或偏轉(zhuǎn)被發(fā)射激光束的裝置，并且所述處理單元(6 )能夠執(zhí)行如權(quán)利要求I至8任意一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用成像光電子系統(tǒng)(100)來地理參照區(qū)域的方法，其包括使用檢測器(1)獲取M個連續(xù)圖像的步驟，成像區(qū)域分布在這M個圖像之間，其中M≥1。本發(fā)明還包括以下步驟測量在系統(tǒng)與所述區(qū)域中被稱為測距點(diǎn)的P個點(diǎn)之間的P個距離d1、d2、...、dP，其中P≥3，這些測距點(diǎn)分布在所述圖像的K個圖像中，其中1≤K≤M，在獲取M個圖像的同時獲取檢測器的定位xm,ym,zm，在獲取M個圖像的同時測量檢測器的空間方位角θm，Ψm，獲取這K個圖像中與P個測距點(diǎn)對應(yīng)的被稱為像點(diǎn)的點(diǎn)的坐標(biāo)(p1,q1)、(p2,q2)、…、(pP,qP)，以及以下步驟根據(jù)定位、空間方位角、距離和像點(diǎn)坐標(biāo)，估計(jì)與M個圖像對應(yīng)的曝光條件參數(shù)xe,ye,ze,Ψe,θe,以便校正M個圖像中的每一個圖像的參數(shù)xm,ym,zm,Ψm，θm,的誤差。
文檔編號G06T7/00GK102741706SQ201080062973
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者A·西蒙 申請人:泰勒斯公司