CN111415296A - 一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法 - Google Patents

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Abstract

一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，能够从任意无人机拍摄的倾斜摄影照片中计算地面分辨率。该方法包括以下步骤：首先，利用三维软件将照片生成为三维模型和记录相机参数的XML文件；其次，利用三维模型、XML文件对倾斜摄影照片进行投影转换；最后，利用投影转换结果和分辨率计算公式计算地面分辨率。本方法的优点是能够自动从倾斜摄影照片中自动化计算地面分辨率，最为重要的是计算的分辨率精度高，为技术人员判断照片精确度提供了有力的数据。

Description

一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法
技术领域
本发明涉及无人机倾斜摄影的地面分辨率计算，特别是可应用于无人机倾斜摄影领域实现倾斜摄影照片的地面分辨率计算。
背景技术
无人机倾斜摄影作为一种新兴的航空摄影技术，颠覆了传统测绘的作业方式，该技术通过无人机低空多位镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取。
传统的无人机倾斜摄影照片往往只能包含拍摄时间、经度、纬度、海拔高度、移动速度、图像高度、图像宽度等以照片为单位的信息，而地面分辨率，是衡量倾斜摄影影像能有差别地区分开两个相邻地物的最小距离的能力，是证明照片精确度的有力依据。倾斜摄影照片的地面分辨率值越小，说明该照片的精度越高，可信度越大，利用价值也越高。但现有技术无法精确计算倾斜摄影照片的地面分辨率。
发明内容
为了解决现有技术无法精确计算倾斜摄影照片的地面分辨率的问题，本发明提供了一种从倾斜摄影照片和三维模型中计算地面分辨率的方法。
该方法的具体步骤如下：
步骤1、利用三维软件将倾斜摄影照片生成为三维模型和记录相机参数的XML文件。
步骤2、利用三维模型、XML文件对倾斜摄影照片进行投影转换。
步骤3、利用投影转换结果和分辨率计算公式计算地面分辨率。
通过三维模型、XML文件进行投影转换后计算的地面分辨率，精度准确、可靠性高。
进一步，所述步骤2中的投影转换的输入是照片的中点像素点二维坐标，照片的中点处误差最小，此处地面的分辨率可靠性最高。
进一步，所述步骤2中的投影转换的结果是三维坐标点，此三维坐标点将进一步作为输入参数进行分辨率计算。
进一步，所述步骤3中的分辨率计算用到了投影转换计算得到的三维坐标点。
进一步，所述步骤2中输入的中点像素点在照片长宽各一半处。
本发明的技术构思是：利用三维软件生成的三维模型和XML文件，计算出任意倾斜摄影照片的地面分辨率，为技术人员判断照片精确度提供了有力的数据。
本发明的优点在于：结合三维模型和二维照片，利用投影转换，为三维到二维的计算提供了桥梁，利用分辨率计算公式，为自动化计算倾斜摄影的地面分辨率提供了一种快捷的方法。
附图说明
图1为地面分辨率计算完整流程图
图2为分辨率计算流程图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方案并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
参照图1、图2，一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法的具体流程：如图1所示。
步骤1、利用三维软件将倾斜摄影照片生成为三维模型和记录相机参数的XML文件。
步骤2、利用三维模型、XML文件对倾斜摄影照片进行投影转换，其中投影公式为：
F.D(Π(O.R(X-C)))＝x-x0
其中，X为投影后的三维坐标，x为输入的中点像素点的二维坐标，x0为照片的主点，C是表示相机中心位置的三维列向量，R是表示相机旋转的3×3旋转矩阵，O是一个3×3大小的相机的轴矩,有：X轴向右Y轴向下、X轴向左Y轴向下、X轴向左Y轴向上、X轴向右Y轴向上、X轴向下Y轴向右、X轴向下Y轴向左、X轴向上Y轴向左、X轴向上Y轴向右，共8种情况，F为相机矩阵，其中
Figure BDA0002414234620000031
f为相机的焦距，s为倾斜参数，p为像素比率，Π为透视投影函数，函数的定义如下：
Figure BDA0002414234620000032
u,v,w分别为函数中的三个参数,D为畸变方程，方程的定义为：
Figure BDA0002414234620000033
其中r2＝u2+v2，u,v分别为方程中的两个参数，k1，k2，k3，P1，P2为xml文件中的畸变参数。
步骤3、利用投影转换结果和分辨率计算公式计算地面分辨率其中分辨率计算公式为：
GSD＝(H-h)*a/f
其中GSD表示地面分辨率，H为XML文件中得到的相机高度，h为投影转换计算得到的地面三维高度，f为XML文件中得到的摄影镜头的焦距，a为XML文件中得到的传感器尺寸的大小，最终的精确度可达厘米级别。
进一步，所述步骤2中的投影转换的输入是照片的中点像素点二维坐标，照片的中点处误差最小，此处地面的分辨率可靠性最高。
进一步，所述步骤2中的投影转换的结果是三维坐标点，此三维坐标点将进一步作为输入参数进行分辨率计算，将二维、三维联系了起来。
进一步，所述步骤3中的分辨率计算用到了投影转换计算得到的三维坐标点。
进一步，所述步骤2中输入的中点像素点在照片长宽各一半处。
本发明的有益结果表现：针对大规模的无人机倾斜摄影照片的地面分辨率计算，利用三维模型和倾斜摄影照片，能准确的计算每一张倾斜摄影照片的地面分辨率，为照片的精确度判断提供了有力保证。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，包括以下步骤：
步骤1、利用三维软件将倾斜摄影照片生成为三维模型和记录相机参数的XML文件；
步骤2、利用三维模型、XML文件对倾斜摄影照片进行投影转换；
步骤3、利用投影转换结果和分辨率计算公式计算地面分辨率。
2.如权利要求1所述的一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，其特征在于：步骤2所述的投影转换的输入是照片的中点像素点二维坐标。
3.如权利要求1所述的一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，其特征在于：步骤2所述的投影转换的结果是三维坐标点。
4.如权利要求1所述的一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，其特征在于：步骤3所述的分辨率计算用到了投影转换计算得到的三维坐标点。
5.如权利要求2所述的一种无人机倾斜摄影的地面分辨率计算方法，其特征在于：照片的中点像素点在照片长宽各一半处。
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