无人机航空像片数字立体定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及无人机信息处理和航空影像处理技术领域，更具体地说，涉及一种无人机航空像片数字立体定位系统，该定位系统包括航空像片扫描数字化子系统、立体图像提取与解算子系统、数字立体判读定位子系统三大部分。本实用新型专利技术提出并建立了解算质量控制的粗差检测模型，并设计了可靠性高、匹配速度快的影像匹配算法，定位精度由传统的模拟解析定位的２０米提高到１０米；立体判读立体定位效果好，数字化影像立体判读和立体定位方法消除了立体影像的上下视差，大大降低了因立体定位所造成的视觉疲劳，传统的解析定位采取模拟光学立体判读方式，且存在上下视差，容易造成视觉疲劳。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无人机信息处理和航空影像处理
，更具体地说，涉及一种无人机航空像片数字立体定位系统。
技术介绍
航空像片又称航摄像片。泛指用航空摄影装置拍摄的各类遥感像片。种类很多。按摄影机结构和成像方式分为画幅式、全景式和连续条带式。现有的无人机航拍获取的航空像片的处理主要是采用光学设备进行定位和判读，该仪器将现有的遥感领域中的影像处理技术与无人机信息处理技术相结合，研制新型的影像定位设备。目前，无人机航空像片采用解析定位仪进行定位，解析定位仪在使用过程中有如下缺点：(1)操作复杂解析定位仪通过光学设备完成航空影像的模型再现，由于航空摄影测量是一整套复杂数学理论，利用光学模拟需要很多光学机械结构进行协同操作控制，使得实际操作过程步骤繁杂。(2)定位基准信息选取费时费力在解算所需点的选取上，解析定位仪是人工选取，需要在具有重叠度的航空像片上至少寻找17对同名点，由于光学物镜视野的限制，往往选点时间需要30分钟左右，而且不容易寻找。(3)缺少解算粗差检测在航空摄影模型恢复过程中需要诸多的解算过程，解析定位仪中解算粗差依靠操作人员的分析与判断，没有对选取的点进行检测的机制，也没有对每个解算过程进行粗差检测，而基准点选取的精度和正误直接决定解算的精度和正误，从而最终影响定位精度。(4)缺少信息存储功能解析定位仪对每一个航空像对操作完毕后，没有信息存储功能，若需要再次对其进行定位操作时，需要重新再次进行完全一致的解算操作，无法实现对已经处理过像对的快速定位处理。(5)缺少对航带像片的处理功能解析定位仪一次只能实现对两张像片的目标定位处理，无法实现对一条航带多张像片的目标定位处理，大大限制了航片的实际使用。(6)光学立体不容易判读和定位操作解析定位仪采取光学立体判读方式，立体构建和定位解算完全依靠人工操作，对于操作人员具有较高的要求。
技术实现思路
本技术针对现有解析定位仪存在的问题，提供一种使用方便、定位速度快、定位精度高、功能完善，集数字判读与定位与一体的无人机航空像片数字立体定位系统。-->本技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：无人机航空像片数字立体定位系统包括航空像片扫描数字化子系统、立体图像提取与解算子系统、数字立体判读定位子系统三大部分组成：a.所述航空像片扫描数字化子系统包括胶片预览模块和大幅面航片扫描仪。主要作用是对航空像片进行半自动化扫描数字化，完成航空像片的数字影像生成，满足后期的数字化解算与定位处理需要。数字化过程要综合考虑扫描分辨率与定位处理的精度、数据量、点匹配所需时间等因素。b.所述立体图像提取与解算子系统包括用于对扫描得到的像片数据进行纠正、立体图像提取、绝对定向、影像匹配、数据编辑、相机参数转化的立体解算图形工作站，对像片错误点的自动剔除粗差检测控制器，以及用于显示数据的液晶显示屏，实现像片纠正、立体图像提取、绝对定向、影像匹配、数据编辑、相机参数转化、外部控制等功能。像片纠正是完成航空像片的框标自动量测，依据航空相机的内方位元素鉴定值实现像片几何变形纠正，并实现从图像坐标到像方坐标的转换；立体图像是提取利用影像匹配获取到的大量相邻影像的重叠点，实现重叠像片相对位置关系的解算；采用四级粗差自动检测机制实现对错误点的自动剔除，进行解算修正以得到解算精确值；绝对定向是分别依据建立的三维绝对定向数学模型、二维绝对定向数学模型实现三维或二维绝对立体定向解算。c.所述数字立体判读定位子系统包括立体定位图形工作站、红外通信模块、数据打印机、手柄、立体控制器、立体眼镜。数字立体显示主要完成航空像片的立体显示功能；影像匹配运用影像匹配技术实现目标定位点的全自动匹配；立体影像校正解决在立体显示过程中由于左右视差过大造成的影像模糊问题。本技术的原理是：本技术提出并建立了解算质量控制的粗差检测模型，并设计了可靠性高、匹配速度快的影像匹配算法，定位精度由传统的模拟解析定位的20米提高到10米；立体判读立体定位效果好，数字化影像立体判读和立体定位方法消除了立体影像的上下视差，大大降低了因立体定位所造成的视觉疲劳，传统的解析定位采取模拟光学立体判读方式，且存在上下视差，容易造成视觉疲劳。本技术的优点在于：1.操作简单，只需很少的人工干预即可实现定位解算，克服传统光学定位处理需要大量人工复杂操作的缺点；2.数字立体定位处理速度快，处理主要以自动解算和控制为主，大大缩短了定位处理周期，处理时间仅为解析定位的1/10；3.数字立体定位精度高，提出并建立了解算质量控制的粗差检测模型，并设计了可靠性高、匹配速度快的影像匹配算法，定位精度由传统的模拟解析定位的20米提高到10米；4.数字立体判读定位效果好，数字化影像立体判读和立体定位方法消除了立体影像的上下视差，大大降低了因立体定位所造成的视觉疲劳，传统的解析定位采取模拟光学立体判读方式，且存在上下视差，容易造成视觉疲劳。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的描述。-->图1为本技术的系统组成图，图2为本技术的操作流程图。【具体实施方式】参见图1，无人机航空像片数字立体定位系统包括航空像片扫描数字化子系统、立体图像提取与解算子系统、数字立体判读定位子系统三大部分组成。所述航空像片扫描数字化子系统包括胶片预览模块和大幅面航片扫描仪。主要作用是对航空像片进行半自动化扫描数字化，完成航空像片的数字影像生成，满足后期的数字化解算与定位处理需要。数字化过程要综合考虑扫描分辨率与定位处理的精度、数据量、点匹配所需时间等因素。所述立体图像提取与解算子系统包括用于对扫描得到的像片数据进行纠正、立体图像提取、绝对定向、影像匹配、数据编辑、相机参数转化的立体解算图形工作站，对像片错误点的自动剔除粗差检测控制器，以及用于显示数据的液晶显示屏，实现像片纠正、立体图像提取、绝对定向、影像匹配、数据编辑、相机参数转化、外部控制等功能。像片纠正是完成航空像片的框标自动量测，依据航空相机的内方位元素鉴定值实现像片几何变形纠正，并实现从图像坐标到像方坐标的转换；立体图像是提取利用影像匹配获取到的大量相邻影像的重叠点，实现重叠像片相对位置关系的解算；采用四级粗差自动检测机制实现对错误点的自动剔除，进行解算修正以得到解算精确值；绝对定向是分别依据建立的三维绝对定向数学模型、二维绝对定向数学模型实现三维或二维绝对立体定向解算。所述数字立体判读定位子系统包括立体定位图形工作站、红外通信模块、数据打印机、手柄、立体控制器、立体眼镜。数字立体显示主要完成航空像片的立体显示功能；影像匹配运用影像匹配技术实现目标定位点的全自动匹配；立体影像校正解决在立体显示过程中由于左右视差过大造成的影像模糊问题。本技术的主要指标如下：1.立体图像提取速度：    ≤4分钟(单像对)2.像片纠正精度：        ＜0.05mm3.相对位置关系解算精度：＜0.02mm4.绝对定向精度：        ＜5.0m5.目标立体定位精度：    ＜10米(均方差)6.处理航片像幅：        标准180mm×180mm、标准230mm×230mm7.立体显示放大倍率：    2-10倍8.量测范围：            180mm×180mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人机航空像片数字立体定位系统，其特征在于：该定位系统包括航空像片扫描数字化子系统、立体图像提取与解算子系统、数字立体判读定位子系统三大部分：ａ．所述航空像片扫描数字化子系统包括胶片预览模块和大幅面航片扫描仪；ｂ．所述立体图像提取与解算子系统包括用于对扫描得到的像片数据进行纠正、立体图像提取、绝对定向、影像匹配、数据编辑、相机参数转化的立体解算图形工作站，对像片错误点的自动剔除粗差检测控制器，以及用于显示数据的液晶显示屏；ｃ．所述数字立体判读定位子系统包括立体定位图形工作站、红外通信模块、数据打印机、手柄、立体控制器、立体眼镜。

【技术特征摘要】
1.无人机航空像片数字立体定位系统，其特征在于：该定位系统包括航空像片扫描数字化子系统、立体图像提取与解算子系统、数字立体判读定位子系统三大部分：a.所述航空像片扫描数字化子系统包括胶片预览模块和大幅面航片扫描仪；b.所述立体图像提取与解算子系统包括用于对扫描得到的像...

【专利技术属性】
技术研发人员：段连飞，王占操，杨鹭怡，杨书成，王晶，
申请(专利权)人：段连飞，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]