CN108846084A - 一种实景地图的生成系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实景地图的生成系统和方法，该系统包括：获取模块用于获取航拍照片以及飞行信息；坐标计算模块用于获取航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；数据换算模块用于根据相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到地面长度和地面宽度；范围计算模块用于根据中心点坐标、地面长度和地面宽度得到初始地面范围；范围校正模块用于对初始地面范围进行旋转，得到相机正射投影下的实际地面范围；坐标投影模块用于基于飞行地图的坐标系统确定实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；照片叠加模块用于将航拍照片叠加到飞行地图中地理数据相对应的区域。本发明能够将实景图像与地图进行结合，方便数据分析。

Description

一种实景地图的生成系统和方法

技术领域

本发明涉及地理信息系统技术领域，尤其是一种实景地图的生成系统和方法。

背景技术

地图是一种重要的地理信息工具，几乎各行各业都需要用到地图。然而，对于一些特殊行业，例如国土、林业、水务、救险等行业，需要实时显示目标区域的实景图像，以方便工作的安排和展开。但是，目前还没有出现能够将实景图像与地图相结合的方案，大多数应用场景中，实景图像和地图是分开显示的，导致不能够准确、及时地反映实际情况，不利于进行数据分析。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种实景地图的生成方法，能够将实景图像与地图进行结合，方便数据分析。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种实景地图的生成系统，包括获取模块、坐标计算模块、数据换算模块、范围计算模块、范围校正模块、坐标投影模块和照片叠加模块：所述获取模块用于获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；所述坐标计算模块用于获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；所述数据换算模块用于根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；所述范围计算模块用于根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；所述范围校正模块用于根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；所述坐标投影模块用于基于飞行地图的坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；所述照片叠加模块用于将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。

优选地，所述地面长度和地面宽度的计算公式为：

其中，w为照片长度，h为照片宽度，fov为相机参数中的视野范围，dpi 为相机参数中的分辨率，PI为圆周率，z为拍摄高度，W为地面长度，H为地面宽度。

优选地，所述初始地面范围表示为：

xmin＝-W/2

xmax＝W/2

ymin＝-H/2

ymax＝H/2

其中，xmin、xmax、ymin、ymax分别表示在中心点坐标为(0,0)时，初始地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。

优选地，所述实际地面范围表示为：

xmin2＝x+xmin1

ymin2＝y+ymin1

xmax2＝x+xmax1

ymax2＝y+ymax1

其中，xmin1＝xmin-r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymin1＝ymin-r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

xmax1＝xmin+r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymax1＝ymin+r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

W1＝W*cos angle

H1＝H*cos angle

DF＝z*tan angle

其中，angle为对相机拍摄倾角进行弧度运算的运算结果，b为相机拍摄倾角，W1、H1和DF分别为对照片长度、照片宽度、拍摄高度进行变换后的结果，r表示变换后的初始地面范围的对角线长度的一半，ga和gp为中间变量，xmin2、ymin2、xmax2、ymax2分别为实际地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种实景地图的生成方法，包括以下步骤：获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；基于飞行地图的坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的实景地图的生成系统和方法通过对无人机拍摄的实景图像进行拍摄位置的定位，并将实景图像叠加到飞行地图中相对应的区域上，从而能够将实景图像与地图进行结合，方便数据分析，利于在特殊行业的推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例的实景地图的生成系统的原理框图。

图2是本发明实施例的实景地图的生成方法的流程示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，在本发明实施例中，实景地图的生成系统包括获取模块10、坐标计算模块20、数据换算模块30、范围计算模块40、范围校正模块50、坐标投影模块60和照片叠加模块70。

获取模块10用于获取航拍照片以及飞行信息，其中，飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角。其中，相机参数包括但不限于视野范围、分辨率等参数。

坐标计算模块20用于获取航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标。

数据换算模块30用于根据相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度。

范围计算模块40用于根据中心点坐标、地面长度和地面宽度得到航拍照片对应的初始地面范围。

范围校正模块50用于根据相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对初始地面范围进行旋转，得到航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围。

坐标投影模块60用于基于飞行地图的坐标系统确定实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据。

照片叠加模块70用于将航拍照片叠加到飞行地图中地理数据相对应的区域。其中，航拍照片可以隐藏，只在飞行地图上的对应位置显示一个标记，用户通过点击标记来调出隐藏的航拍照片显示。

具体地，地面长度和地面宽度的计算公式为：

其中，w为照片长度，h为照片宽度，fov为相机参数中的视野范围，dpi 为相机参数中的分辨率，PI为圆周率，z为拍摄高度，W为地面长度，H为地面宽度。

初始地面范围表示为：

xmin＝-W/2

xmax＝W/2

ymin＝-H/2

ymax＝H/2

其中，xmin、xmax、ymin、ymax分别表示在中心点坐标为(0,0)时，初始地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。

实际地面范围表示为：

xmin2＝x+xmin1

ymin2＝y+ymin1

xmax2＝x+xmax1

ymax2＝y+ymax1

其中，xmin1＝xmin-r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymin1＝ymin-r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

xmax1＝xmin+r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymax1＝ymin+r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

W1＝W*cos angle

H1＝H*cos angle

DF＝z*tan angle

其中，xmin2、ymin2、xmax2、ymax2分别为实际拍摄范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值，angle为对相机拍摄倾角进行弧度运算的运算结果，b为相机拍摄倾角，W1、H1和DF分别为对图像长度、图像宽度、拍摄高度进行变换后的结果，r表示变换后的图像拍摄范围的对角线长度的一半，ga和gp为中间变量。

本发明实施例的实景地图的生成系统适合各种行业的应用，特别是救险行业的应用，例如某片森林发生火灾，并且有多处着火点，那么每个着火点都可以通过无人机拍摄实景图像，最终，可以在基础地图上叠加多个着火点的实景图像，指挥者可以通过每个着火点的实景图像实时分析火情，以便于统筹安排救火力量。

如图2所示，在本发明实施例中，实景地图的生成方法包括以下步骤：

S1：获取航拍照片以及飞行信息，其中，飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角。

S2：获取航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标。

S3：根据相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度。

S4：根据中心点坐标、地面长度和地面宽度得到航拍照片对应的初始地面范围。

S5：根据相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对初始地面范围进行旋转，得到航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围。

S6：基于飞行地图的坐标系统确定实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据。

S7：将航拍照片叠加到飞行地图中地理数据相对应的区域。

本实施例的实景地图的生成方法具有与前述实施例的实景地图的生成系统相同的技术特征，其原理及过程相同，在此不再赘述。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种实景地图的生成系统，其特征在于，包括获取模块、坐标计算模块、数据换算模块、范围计算模块、范围校正模块、坐标投影模块和照片叠加模块：

所述获取模块用于获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；

所述坐标计算模块用于获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；

所述数据换算模块用于根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；

所述范围计算模块用于根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；

所述范围校正模块用于根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；

所述坐标投影模块用于基于飞行地图的坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；

所述照片叠加模块用于将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。

2.根据权利要求1所述的生成系统，其特征在于，所述地面长度和地面宽度的计算公式为：

其中，w为照片长度，h为照片宽度，fov为相机参数中的视野范围，dpi为相机参数中的分辨率，PI为圆周率，z为拍摄高度，W为地面长度，H为地面宽度。

3.根据权利要求2所述的生成系统，其特征在于，所述初始地面范围表示为：

xmin＝-W/2

xmax＝W/2

ymin＝-H/2

ymax＝H/2

其中，xmin、xmax、ymin、ymax分别表示在中心点坐标为(0,0)时，初始地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。

4.根据权利要求3所述的生成系统，其特征在于，所述实际地面范围表示为：

xmin2＝x+xmin1

ymin2＝y+ymin1

xmax2＝x+xmax1

ymax2＝y+ymax1

其中，xmin1＝xmin-r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymin1＝ymin-r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

xmax1-xmin+r*cos(ga-gp)+DF*sin gp

ymax1-ymin+r*sin(ga-gp)+DF*cos gp

W1＝W*cos angle

H1＝H*cos angle

DF＝z*tan angle

其中，angle为对相机拍摄倾角进行弧度运算的运算结果，b为相机拍摄倾角，W1、H1和DF分别为对照片长度、照片宽度、拍摄高度进行变换后的结果，r表示变换后的初始地面范围的对角线长度的一半，ga和gp为中间变量，xmin2、ymin2、xmax2、ymax2分别为实际地面范围的横坐标最小值、横坐标最大值；纵坐标最小值和纵坐标最大值。

5.一种实景地图的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述航拍照片以及飞行信息，其中，所述飞行信息包括相机参数、拍摄高度、相机拍摄方位角和相机拍摄倾角；

获取所述航拍照片的照片长度和照片宽度以及航拍照片的中心点坐标；

根据所述相机参数、拍摄高度、照片长度和照片宽度得到所述照片长度和照片宽度对应的地面长度和地面宽度；

根据所述中心点坐标、地面长度和地面宽度得到所述航拍照片对应的初始地面范围；

根据所述相机拍摄方位角和相机拍摄倾角对所述初始地面范围进行旋转，得到所述航拍照片对应的相机正射投影下的实际地面范围；

基于飞行地图的坐标系统确定所述实际地面范围在飞行地图中对应的地理数据；

将所述航拍照片叠加到所述飞行地图中地理数据相对应的区域。