CN107192377A - 远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器 - Google Patents

远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种远程测量物体坐标的方法，该方法包括如下步骤：获取目标图像；获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数；获取所述被测物体的相对位置坐标式；获取所述被测物体的平面位置坐标式；获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的距离；计算所述被测物体的平面位置坐标；获取所述移动平台的位置；计算所述被测物体的位置：通过所述平面位置坐标以及所述移动平台的地理坐标，计算所述被测物体的地理坐标。本发明还提供了一种远程测量物体坐标的装置及飞行器，与相关技术相比，本发明的远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器远程测量物体位置的测量速度快且准确度高。

Description

远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器
【技术领域】
本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器。
【背景技术】
随着社会的快速发展，智能设备快速兴起，在人类的建设发展中起到重要作用。
在远程测量的技术领域中，一般使用智能的无人机进行拍摄作业以协助测量。
然而，相关技术中，无人机只能告知用户无人机本身当前的坐标，包括经度、纬度和高度。用户通过所述无人机进行拍摄时，特别是对距离无人机较远的物体进行拍摄时，用户无法快速准确的获取被拍摄物体的坐标，从而直接影响了用户快速判断被拍摄物体的具体位置。
例如，边防武警在用无人机的机载高变焦倍率相机追踪偷渡人员时，由于被观测物体离所述无人机较远且所述相机朝向不一定与所述无人机朝向一致，导致武警无法快速判断偷渡人员的具体位置而使行动受阻；再比如，检测人员利用所述无人机对基础设施进行检测时，由于所述无人机与被检测物体相距较远，使检测人员无法快速获取病害的具体位置坐标，增加了病害标记工作的难度和降低工作效率。
因此，有必要提供一种新的远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种测量速度快且准确度高的远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器。
为了达到上述目的，本发明提供了一种远程测量物体坐标的方法，该方法包括如下步骤：
获取目标图像：利用移动平台的相机拍摄参考面以获取目标图像，并使被测物体在所述目标图像中；
获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数：根据所述目标图像获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及获取所述相机的视角参数，确定为数据参数；
获取所述被测物体的相对位置坐标：为所述移动平台建立移动平台载体坐标系，根据所述数据参数计算获取所述被测物体在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为相对位置坐标式；
获取所述被测物体的平面位置坐标式：为所述移动平台建立本地平面坐标系，根据所述相对位置坐标式获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上坐标，确定为平面位置坐标式；
获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的之间的距离；
计算所述被测物体的平面位置坐标：根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离，计算出所述被测物体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；
获取所述移动平台的位置：通过位置估测方式测出所述移动平台的地理坐标；
计算所述被测物体的位置：通过所述平面位置坐标以及所述移动平台的地理坐标，计算所述被测物体的地理坐标。
优选的，在获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数的步骤中，所述位置参数为所述被测物体在所述目标图像中的像素位置。
优选的，在获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的距离的步骤中，包括：获取参考点的测距传感器相对位置坐标：提供测距传感器以获取所述测距传感器到所述参考点的距离数据，为所述测距传感器建立测距传感器载体坐标系，根据所述距离数据计算获得所述参考点在所述测距传感器载体坐标系的坐标，确定为测距传感器相对位置坐标；获取所述参考点的移动平台相对位置坐标：根据所述测距传感器相对位置坐标、所述移动平台载体坐标系到所述测距传感器载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述测距传感器载体坐标系的原点的平移向量，计算所述参考点在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为参考点的移动平台相对位置坐标；获取所述参考点的参考点平面位置坐标：根据所述参考点的移动平台相对位置坐标计算所述参考点在所述平面位置坐标系上的参考点平面位置坐标，将所述参考点平面位置坐标的Z轴分量确认为所述距离。
优选的，所述移动平台还包括云台，所述相机通过所述云台固定于所述移动平台，在获取所述被测物体的相对位置坐标的步骤前，还包括如下步骤：获取所述被测物体的第一位置坐标式：为所述相机建立相机载体坐标系，根据所述位置参数和所述视角参数计算获取所述被测物体在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式；获取所述被测物体的第二位置坐标式：为所述云台建立云台载体坐标系，根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式。
优选的，在获取所述被测物体的相对位置坐标的步骤中，根据所述第二位置坐标式、所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体的所述相对位置坐标式。
优选的，在获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数的步骤前，还包括如下步骤：对所述目标图像进行去畸变化处理。
优选的，在获取所述移动平台的位置的步骤中：所述移动平台包括位置估测单元，通过所述位置估测单元测出所述移动平台的地理坐标。
本发明还提供一种远程测量物体坐标的装置，包括：拍摄模块，用于拍摄参考面以获取目标图像，其中，被测物体在所述目标图像中；图像处理模块，用于对所述目标图像进行畸变修正并分析获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数，确定为数据参数；数据处理模块，用于为所述装置建立装置载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数和所述拍摄模块的视角参数计算所述被测物体在所述装置载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式；并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式；测距模块，用于获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离测量值；所述数据处理模块还用于根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离测量值计算获取所述被测特体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；位置估测模块，用于定位获取所述装置的地理坐标；定位处理模块，用于根据所述平面位置坐标以及所述装置的地理坐标，计算得到所述被测物体的地理坐标。
本发明同时提供一种飞行器，包括无人机飞行平台和装配于所述无人机飞行平台的动力装置，所述飞行器还包括：相机，固定于所述无人机飞行平台，用于拍摄参考面上的被测物体以获取目标图像；图像处理器，装设于所述无人机飞行平台，用于对所述目标图像进行分析以获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及用于获取所述拍摄模块的视角参数，确定为数据参数；数据处理器，与所述图像处理器通讯连接，用于为所述无人机飞行平台建立飞行平台载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数计算所述被测物体在所述飞行平台载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式；并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式；测距传感器，与所述数据处理器通讯连接，用于测量获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离数据；所述数据处理器还用于根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离数据，计算获取所述被测特体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；定位装置，固定于所述无人机飞行平台并与所述数据处理器通讯连接，用于定位获取所述无人机飞行平台的地理坐标；及定位处理器，与所述数据处理器通讯连接，用于根据所述平面位置坐标以及所述无人机飞行平台的地理坐标，计算得到所述被测物体的地理坐标。
优选的，所述飞行器还包括固定于所述无人机飞行平台的云台，所述相机通过所述云台固定于所述无人飞行平台；所述数据处理器还用于为所述相机建立相机载体坐标系，以及为所述云台建立云台载体坐标系，并根据所述数据参数计算获取所述被测物体在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式；并根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式；所述数据处理器通过所述第二位置坐标式、所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵及所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述飞行平台载体坐标系的所述相对位置坐标式。
与相关技术相比，本发明的远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器通过获取参考面上的被测物体的目标图像，并建立所述移动平台的所述载体坐标系及本地平面坐标系，通过所述被测物体在所述目标图像的位置的数据参数获取所述被测物体在所述载体坐标系的位置坐标式，再通过获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离测量值以计算所述被测物体的平面位置坐标，通过获取所述移动平台的地理坐标后，结合所述被测物体的所述平面位置坐标，获取所述被测物体的地理坐标实现快速且准确的远程测量物体的坐标的目的。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明远程测量物体坐标的方法的流程框图；
图2为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S40的结构示意图；
图3为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S50结构示意图；
图4为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S60结构示意图；
图5为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S70结构示意图；
图6为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S80结构示意图；
图7为图6中步骤S80的流程框图；
图8为本发明远程测量物体坐标的装置的结构框图；
图9为本发明飞行器的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，其中，图1为本发明远程测量物体坐标的方法的流程框图；图2为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S40的结构示意图。本发明提供了一种远程测量物体坐标的方法，该方法包括如下步骤：
步骤S10、获取目标图像。
利用移动平台100的相机101拍摄参考面以获取目标图像，并使被测物体200在所述目标图像中。
本实施方式中，所述移动平台100包括相机101、云台102、测距传感器103和位置估测系统104。所述相机101通过所述云台102固定于所述移动平台100，所述测距传感器103固定于所述移动平台100的下方，所述位置估测系统104用于测出所述移动平台100的地理坐标。需要说明的是，本实施方式中，所述地理坐标包括经度和纬度。
需要说明的是，所述参考面为一平面(如水面)或平坦地区的地面。测量时，所述被测物体200在该参考面上，且所述移动平台100同样以该参考面为基准。也就是说，本发明的远程测量物体坐标的方法仅适用于测量在平坦区上的物体的二维坐标，当然，当参考面为高低起伏时，用于测量的所述移动平台100的高度远远高于该参考面时，对所述参考面的高低起伏可忽略不计，视为平面，这种情况也是适用的。
步骤S20、对所述目标图像进行去畸变化处理。
通过所述相机101获取所述目标图像后直接对其进行去畸变化处理，得到无畸变的所述目标图像。
本实施方式中，当所述相机101的镜头本身畸变量很小，所述步骤S10中的所述相机101可直接获取无畸变的图像时，本步骤S20可省略。
步骤S30、获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数。
根据无畸变的所述目标图像获取所述被测物体200在所述目标图像中的位置参数以及获取所述相机101的视角参数，将所述位置参数和所述视角参数确定为数据参数。
本实施方式中，所述位置参数为所述被测物体200在所述目标图像中的像素位置。
具体的，将所述位置参数设为IyIz，其中，Iy为所述被测物体200在所述目标图像的长度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量，所述目标图像的画面右方为正方向；Iz为所述被测物体200在所述目标图像的宽度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量，所述目标图像的画面上方为正方向。
请结合参阅图2，为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S40的结构示意图。
步骤S40、获取所述被测物体的第一位置坐标式。
为所述相机101建立相机载体坐标系，根据所述位置参数和所述视角参数计算获取所述被测物体200在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式，设为则可得：
其中，Iymax为无畸变的所述目标图像的长度方向上的像素数，θymax为无畸变的所述目标图像的长方向上的视角，Izmax为无畸变的所述目标图像的高度方向上的像素数，θzmax为无畸变的所述目标图像的高方向上的视角。
所述Iymax、Izmax、θymax和θzmax可通过所述相机101获得。
本步骤中，因所述相机101与所述被测物体200的距离未知，因此所述第一位置坐标为代数表达式，在此确定为所述第一位置坐标式。
请结合参图3，为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S50结构示意图。
步骤S50、获取所述被测物体的第二位置坐标式。
为所述云台102建立云台载体坐标系，根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式，设为
本步骤中，所述云台102的roll、pitch、yaw三轴在同一点形成交叉点，并且所述相机101中心点(所述相机载体坐标系的原点)在该交叉点上。则被测物体200在所述云台坐标系的位置坐标，即所述第二位置坐标式为：
其中，为所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵；为所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量；αg、βg、γg分别为所述相机101在所述云台坐标系上的yaw、pitch、roll角度，该角度由所述云台102控制获取。
请结合参图4，为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S60结构示意图。
步骤S60、获取所述被测物体的相对位置坐标式。
为所述移动平台100建立移动平台载体坐标系，获取所述被测物体200在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为相对位置坐标式，设为
具体的，根据所述第二位置坐标式、所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体200在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为所述相对位置坐标式。
因此，所述被测物体200在所述移动平台载体坐标系上的坐标式为：
其中，为所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵，为所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量。
本步骤中，所述云台102与所述移动平台100为刚性连接，所述云台载体坐标系与所述移动平台载体坐标系只存在平移关系，没有旋转关系。需要说明的是，本实施试中，所述云台102通过缓冲机构连接到所述移动平台，形成刚性连接，以在拍摄中滤除掉不必要的震动。
请结合参图5，为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S70结构示意图。
步骤S70、获取所述被测物体的平面位置坐标式。
具体的，为所述移动平台100建立本地平面坐标系，根据所述相对位置坐标获取所述被测物体200在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式，设为则可得：
其中，为所述本地平面坐标系到所述移动平台载体坐标系的旋转矩阵；为所述本地平面坐标系的原点到所述移动平台载体坐标系的原点的平移向量，因所述本地平面坐标系的原点与所述移动平台载体坐标系的原点重合，故两个坐标系间没有平移向量；αb、βb、γb分别为所述移动平台100在所述本地平面坐标系上的yaw、pitch、roll角度，可通过在所述移动平台100设置姿态估测装置测量获得。
需要说明的是，本步骤中，所述本地平面坐标系以本地北东地坐标系为例进行说明。当然，所述本地平面坐标系并不限于此，其原理都一样。
请参合参阅图6，为本发明远程测量物体坐标的方法的步骤S80结构示意图。
步骤S80、获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的距离。具体包括如下步骤：
请结合参阅图7，为步骤S80的流程框图。
步骤S801、获取参考点的测距传感器相对位置坐标。
本实施方式中，通过所述测距传感器103测量所述参考点到所述测距传感器103间距离数据，所述测距传感器103可以为测距仪或气压计等，只要能够完成测距即可。本实施方式中，所述测距传感器103具体选用激光测距仪进行说明：使所述激光测距仪固定于所述移动平台100的正下方并形成刚性连接，将激光束垂直于所述参考面射出，则所述激光打到所述参考面上的位置为所述参考点，所述激光返回数据即为所述距离数据。
需要说明的是，本实施方式中，非并限于激光束垂直于所述参考面，也可存在一定夹角，此时可通过三角函数换算出参考点到所述测距传感器103的所述距离数据，这也是可行的。
当然，本实施方式中，所述测距传感器103并不限于此，也可为红外测距仪、超声波测距仪等。
具体的，为所述测距传感器103建立测距传感器载体坐标系，根据所述距离数据计算获得所述参考点在所述测距传感器载体坐标系的坐标，确定为测距传感器相对位置坐标，设为则有：
其中，gnd_alt为所述距离数据，即所述测距传感器103测得的数据。
步骤S802、获取所述参考点的移动平台相对位置坐标。
根据所述测距传感器相对位置坐标、所述移动平台载体坐标系到所述测距传感器载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述测距传感器载体坐标系的原点的平移向量，计算所述参考点在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为参考点的移动平台相对位置坐标，设为则有：
其中，为所述移动平台载体坐标系到所述测距传感器载体坐标系的旋转矩阵:
为所述移动平台载体坐标系的原点到所述测距传感器载体坐标系的原点的平移向量。本实施方式中，由于所述移动平台载体坐标系的原点与所述测距传感器载体坐标系的原点极其相近，故在此将二者的平移向量设为0，即
步骤S803、获取所述参考点的参考点平面位置坐标。
根据所述参考点的移动平台相对位置坐标计算所述参考点在所述平面位置坐标系上的参考点平面位置坐标，设为则有
所述和所述与步骤S70中相同，在此不在赘述。
将所述参考点平面位置坐标的Z轴分量即确认为所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的所述距离，也可称为移动平台离地间隙。
步骤S90、计算所述被测物体的平面位置坐标。
根据步骤S70中获得的所述被测物体200的所述平面位置坐标式和步骤S80中获得的所述距离，计算出所述被测特体200在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标。即上述步骤中的坐标式均为代数表达式表示，非具体值，而本步骤则根据所述距离计算出具体的所述平面位置坐标。具体的，通过将步骤S803中获取的所述移动平台离地间隙代入所述被测物体的平面位置坐标式中的Z轴分量式，计算出所述Z轴分量式中的未知数的值，然后求出所述被测物体的平面位置坐标式中的X与Y轴分量，从而得到完整的坐标数值。
步骤S100、获取所述移动平台的位置。
利用所述移动平台100通过位置估测方式测出所述移动平台100的地理坐标，包括经度和纬度。
本实施方式中，所述移动平台设置位置估测系统104，通过所述位置估测系统104获取所述移动平台100的地理坐标。比如，所述位置估测系统104为GPS定位系统等。
步骤S110、计算所述被测物体的位置。
通过所述平面位置坐标以及所述移动平台的地理坐标，计算所述被测物体的地理坐标。即通过上述各坐标系的之间的关系进行反向推算得到所述被测物体的位置，包括其地理坐标，即包括经度、纬度。在本实施例中，采用的本地平面坐标系为本地北东地坐标系。具体可通过如下公式进行计算：
其中，Latspot、Lonspot分别为所述被测物体的纬度、经度坐标，Latbase、Lonbase分别为所述移动平台的纬度、经度，Rearth为地球半径，x、y分别为本实施例中所述被测物体在本地北东地坐标系中的平面位置坐标的x、y值。
需要说明的是，本发明的远程测量物体坐标的方法还可以通过上述步骤S10-S110测量两个物体的具体位置，再计算出两个物体之间的距离，这也是可行的。比如：
通过本发明的远程测量物物体坐标的方法的步骤S10-S110分别获得A和B两点的地理坐标，则A和B两点间的水平距离设为D，
D＝R·cos-1C·π÷180
其中，R为地球半径，C可通过下列式求得：
C＝sin LatA·sin LatB·cos(LonA-LonB)+cos LatA·cos LatB
其中，LatA与LonA分别是A点的纬度与经度，LatB与LonB分别是B点的纬度与经度。
这对于本领域技术人员参考本申请的技术方案是很容易想到的。而所述远程测量物体坐标的方法可运用于无人机、无人探测车、无人潜水器等设备中，这都是可行的。
本发明的远程测量物体坐标的方法可实现快速且准确的远程测量物体的坐标的目的。
需要说明的是，本发明中，所述被测物体200的位置坐标是指其几何中心位置，或者当所述移动平台100所在的高度与所述被测物体200的距离足够远，使得所述被测物体可视为一点时，则所述被测物体200的位置坐标即所述被测物体200上的任意一点的位置坐标。
请结合参阅图8，为本发明远程测量物体坐标的装置的结构框图。本发明还提供一种远程测量物体坐标的装置800，包括相互通讯连接或电连接的拍摄模块801、图像处理模块802、数据处理模块803、测距模块804、位置估测模块805及定位处理模块806。
所述拍摄模块801，用于拍摄参考面以获取目标图像，其中，被测物体在所述目标图像中。所述拍摄模块801可以为摄像机或高清摄像头或相机等。
其中，所述拍摄模块801可包括输入模块(未图示)，用于接收用户对被测物体的抓取指令，以便按照指令进行拍摄抓取。
所述像处理模块802用于对所述目标图像进行分析并获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及用于获取所述拍摄模块的视角参数，确定为数据参数。所述位置参数包括所述被测物体在所述目标图像的长度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量和所述被测物体在所述目标图像的宽度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量。
数据处理模块803用于为所述装置800建立装置载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数计算所述被测物体在所述装置载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式，并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式。
所述测距模块804用于获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离数据。所述数据处理模块803还用于根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离数据计算获取所述被测特体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标。
当然，所述测距模块804还可以通过相机或云台等其它结构连接到所述装置800，此时，所述数据处理模块803还用于为所述相机建立相机载体坐标系以及为所述云台建立云台载体坐标系，将所述目标距离值依次转换为所述相机载体坐标系的坐标、所述云台载体坐标系的坐标、所述装置载体坐标系的坐标及所述装置的所述平面坐标系的坐标，具体转换原理在上述远程测量物体坐标的方法中已详细描述，在此不在赘述。
所述位置估测模块805用于定位获取所述装置800的地理坐标，比如为GPS定位系统等。
所述定位处理模块806用于根据所述平面位置坐标以及所述装置800的地理坐标，计算得到所述被测物体的地理坐标，以获得所述被测物体的位置。
需要说明的是，上述各模块中，也可为每个模块即为一个单独的功能芯片，也可以是同一个芯片同时具有几个模块的功能，这都是可行的，其原理一样。
请结合参阅图9，为本发明的飞行器的结构示意图。本发明同时提供一种飞行器900，包括无人机飞行平台901、动力装置902、云台903、相机904、图像处理器(未图示)、数据处理器(未图示)、测距传感器905、定位装置906和定位处理器(未图示)。
所述无人机飞行平台901即无人机机身。
所述动力装置902装配于所述无人机飞行平台901，为所述飞行器900提供飞行动力。本实施方式中，所述动力装置902为电机与螺旋桨。
所述云台903用于搭载其它协助结构装置，如摄像机等，可用于调节被搭载结构的角度和位置。
所述相机904固定于所述无人机飞行平台901，用于取景、对位及拍摄等。
本实施方式中，具体的，所述相机904通过所述云台903固定于所述无人机飞行平台901。
所述图像处理器装设于所述无人机飞行平台901，用于对所述目标图像进行分析以获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及用于获取所述拍摄模块的视角参数，确定为数据参数。
具体的，所述位置参数包括所述被测物体200在所述目标图像的长度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量(其中所述目标图像的右方为正方向)和所述被测物体200在所述目标图像的宽度方向上与所述目标图像中心点之间相隔的像素数量(其中所述目标图像上方为正方向)。
所述数据处理器与所述图像处理器通讯连接或电连接，用于为所述无人机飞行平台901建立飞行平台载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数计算所述被测物体200在所述飞行平台载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式；并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体200在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式。
所述测距传感器905固定于所述无人机飞行平台901正下方，形成刚性连接，并与所述数据处理器通讯连接或电连接，用于测量获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离数据。
故，所述数据处理器还用于根据所述被测物体200的所述平面位置坐标式和所述距离数据，计算获取所述被测特体200在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标。
当然，为了更高的定位精确度，所述数据处理器还用于为所述相机建立相机载体坐标系以及为所述云台建立云台载体坐标系，将所述数据参数依次转换为所述相机载体坐标系的坐标、所述云台载体坐标系的坐标、所述飞行平台载体坐标系的坐标及所述飞行平台的所述平面坐标系的坐标。
即，所述数据处理器根据所述数据参数计算获取所述被测物体在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式；并根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式，通过所述第二位置坐标式计算获取所述被测物体在所述飞行平台载体坐标系的所述相对位置坐标式。具体坐标转换原理在上述远程测量物体坐标的方法中已详细描述，在此不在赘述。
所述数据处理器还用于根据参考点到所述测距传感器905的距离数据，为所述测距传感器905建立测距传感器载体坐标系，并根据所述距离数据计算所述参考点在所述测距传感器载体坐标系的坐标，以及所述参考点在所述飞行平台载体坐标系的坐标。各坐标转换原理同上，在此也不在赘述。
所述定位装置906固定于所述无人机飞行平台901并与所述数据处理器通讯连接或电连接，比如所述定位装置906为GPS定位系统等，用于定位获取所述无人机飞行平台901的地理坐标。
所述定位处理器固定于所述无人机飞行平台901并与所述数据处理器通讯连接或电连接，用于根据所述平面位置坐标以及所述无人机飞行平台的地理坐标，计算得到所述被测物体200的地理坐标。
与相关技术相比，本发明的远程测量物体坐标的方法、装置及飞行器通过获取参考面上的被测物体的目标图像，并建立所述移动平台的所述载体坐标系及本地平面坐标系，通过所述被测物体在所述目标图像的位置的数据参数获取所述被测物体在所述载体坐标系的位置坐标式，再通过获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离测量值以计算所述被测物体的平面位置坐标，通过获取所述移动平台的地理坐标后，结合所述被测物体的所述平面位置坐标，获取所述被测物体的地理坐标实现快速且准确的远程测量物体的坐标的目的。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种远程测量物体坐标的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
获取目标图像：利用移动平台的相机拍摄参考面以获取目标图像，并使被测物体在所述目标图像中；
获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数：根据所述目标图像获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及获取所述相机的视角参数，确定为数据参数；
获取所述被测物体的相对位置坐标：为所述移动平台建立移动平台载体坐标系，根据所述数据参数计算获取所述被测物体在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为相对位置坐标式；
获取所述被测物体的平面位置坐标式：为所述移动平台建立本地平面坐标系，根据所述相对位置坐标式获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上坐标，确定为平面位置坐标式；
获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的距离；
计算所述被测物体的平面位置坐标：根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离，计算出所述被测物体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；
获取所述移动平台的位置：通过位置估测方式测出所述移动平台的地理坐标；
计算所述被测物体的位置：通过所述平面位置坐标以及所述移动平台的地理坐标，计算所述被测物体的地理坐标。
2.根据权利要求1所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，在获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数的步骤中，所述位置参数为所述被测物体在所述目标图像中的像素位置。
3.根据权利要求1所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，在获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点之间的距离的步骤中，包括：
获取参考点的测距传感器相对位置坐标：提供测距传感器以获取所述测距传感器到所述参考点的距离数据，为所述测距传感器建立测距传感器载体坐标系，根据所述距离数据计算获得所述参考点在所述测距传感器载体坐标系的坐标，确定为测距传感器相对位置坐标；
获取所述参考点的移动平台相对位置坐标：根据所述测距传感器相对位置坐标、所述移动平台载体坐标系到所述测距传感器载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述测距传感器载体坐标系的原点的平移向量，计算所述参考点在所述移动平台载体坐标系上的坐标，确定为参考点的移动平台相对位置坐标；
获取所述参考点的参考点平面位置坐标：根据所述参考点的移动平台相对位置坐标计算所述参考点在所述平面位置坐标系上的参考点平面位置坐标，将所述参考点平面位置坐标的Z轴分量确认为所述距离。
4.根据权利要求1所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，所述移动平台还包括云台，所述相机通过所述云台固定于所述移动平台，在获取所述被测物体的相对位置坐标的步骤前，还包括如下步骤：
获取所述被测物体的第一位置坐标式：为所述相机建立相机载体坐标系，根据所述位置参数和所述视角参数计算获取所述被测物体在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式；
获取所述被测物体的第二位置坐标式：为所述云台建立云台载体坐标系，根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式。
5.根据权利要求4所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，
在获取所述被测物体的相对位置坐标的步骤中，根据所述第二位置坐标式、所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵以及所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体的所述相对位置坐标式。
6.根据权利要求1所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，在获取所述被测物体在所述目标图像中的数据参数的步骤前，还包括如下步骤：对所述目标图像进行去畸变化处理。
7.根据权利要求1所述的远程测量物体坐标的方法，其特征在于，在获取所述移动平台的位置的步骤中：所述移动平台包括位置估测单元，通过所述位置估测单元测出所述移动平台的地理坐标。
8.一种远程测量物体坐标的装置，其特征在于，包括：
拍摄模块，用于拍摄参考面以获取目标图像，其中，被测物体在所述目标图像中；
图像处理模块，用于对所述目标图像进行畸变修正并分析获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数，确定为数据参数；
数据处理模块，用于为所述装置建立装置载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数和所述拍摄模块的视角参数计算所述被测物体在所述装置载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式；并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式；
测距模块，用于获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离测量值；
所述数据处理模块还用于根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离测量值计算获取所述被测特体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；
位置估测模块，用于定位获取所述装置的地理坐标；
定位处理模块，用于根据所述平面位置坐标以及所述装置的地理坐标，计算得到所述被测物体的地理坐标。
9.一种飞行器，包括无人机飞行平台和装配于所述无人机飞行平台的动力装置，其特征在于，所述飞行器还包括：
相机，固定于所述无人机飞行平台，用于拍摄参考面上的被测物体以获取目标图像；
图像处理器，装设于所述无人机飞行平台，用于对所述目标图像进行分析以获取所述被测物体在所述目标图像中的位置参数以及用于获取所述拍摄模块的视角参数，确定为数据参数；
数据处理器，与所述图像处理器通讯连接，用于为所述无人机飞行平台建立飞行平台载体坐标系和本地平面坐标系，并根据所述数据参数计算所述被测物体在所述飞行平台载体坐标系的坐标，确定为相对位置坐标式；并用于根据所述相对位置坐标式计算获取所述被测物体在所述本地平面坐标系上的坐标，确定为平面位置坐标式；
测距传感器，与所述数据处理器通讯连接，用于测量获取所述本地平面坐标系的原点与所述参考面的参考点的距离数据；
所述数据处理器还用于根据所述被测物体的所述平面位置坐标式和所述距离数据，计算获取所述被测特体在所述本地平面坐标系的坐标值，确定为平面位置坐标；
定位装置，固定于所述无人机飞行平台并与所述数据处理器通讯连接，用于定位获取所述无人机飞行平台的地理坐标；及
定位处理器，与所述数据处理器通讯连接，用于根据所述平面位置坐标以及所述无人机飞行平台的地理坐标，计算得到所述被测物体的地理坐标。
10.根据权利要求9所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括固定于所述无人机飞行平台的云台，所述相机通过所述云台固定于所述无人飞行平台；
所述数据处理器还用于为所述相机建立相机载体坐标系，以及为所述云台建立云台载体坐标系，并根据所述数据参数计算获取所述被测物体在所述相机载体坐标系的坐标，确定为第一位置坐标式；
并根据所述第一位置坐标式、所述云台载体坐标系到所述相机载体坐标系的旋转矩阵以及所述云台载体坐标系的原点到所述相机载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述云台载体坐标系的坐标，确定为第二位置坐标式；
所述数据处理器通过所述第二位置坐标式、所述移动平台载体坐标系到所述云台载体坐标系的旋转矩阵及所述移动平台载体坐标系的原点到所述云台载体坐标系的原点的平移向量，计算获取所述被测物体在所述飞行平台载体坐标系的所述相对位置坐标式。
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