CN113920144A - 一种实景照片地面视域分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实景照片地面视域分析方法及系统，其分析方法包括获取移动调查设备拍摄所得的实景照片，并记录拍摄实景照片所对应的属性信息；根据属性信息判断实景照片是否有效，并针对有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，并根据地面视域外轮廓点构建出实景照片的地面视域范围；按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理并将处理结果存储在调查要素属性表中。本发明能够通过实景照片自动获取拍摄地面视域，自动对调查区域进行空间分析，最大程度减少主观意识干预，筛选正确率更高的实景照片；并根据调查要素对地面视域进行空间分析处理及抽稀后存储在调查要素属性表中，以便后期快速查找和使用，提高工作效率且减少出错率。

Description

一种实景照片地面视域分析方法及系统

技术领域

本发明涉及实景照片图像处理领域，尤其涉及一种实景照片地面视域分析方法及系统。

背景技术

目前，海岸带资源调查、海洋风险灾害普查等调查工作均涉及到在野外利用具备定位及拍摄功能的调查设备(手机、平板电脑、无人机等)获取调查目标的照片，用于内业进行分析、判读以及提供佐证依据。现行的调查技术体系较多的依赖人工对照片的符合性进行把控，欠缺有效的技术体系对照片质量进行量化评价，在照片的应用上仍处于低效的利用，未能充分发挥数据效用。

再加上，现有的传统调查方法仅利用拍照的实时位置和方位角判断拍摄镜头是否朝向被拍摄目标，未充分考虑设备的俯仰、倾斜等姿态，存在拍摄者主观刻意避开拍摄目标或客观疏忽的风险，缺少客观量化的评价机制，导致照片内容未能有效覆盖目标区域，难于支撑后续的分析判读；此外，传统调查数据组织方式只能将实景照片与被拍摄目标通过数据表进行关联，在使用时通过软件系统读取与拍摄目标相关联的照片，但是，对于拍摄目标周边、拍摄视域以及照片中更多的特征信息无法被关联，使得调查人员无法快速找到符合调查要求的照片，导致调查人员的工作效率无法提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种实景照片地面视域分析方法，实现自动对照片质量进行量化评价，减少主观意识干预，同时减少调查人员查看照片工作量，提高工作效率。

本发明的目的之二在于提供一种实景照片地面视域分析系统。

本发明的目的之三在于提供一种电子设备。

本发明的目的之四在于提供一种存储介质。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种实景照片地面视域分析方法，包括：

获取移动调查设备拍摄所得的实景照片，并由定姿定位管理系统记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，并针对有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，并根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理及抽稀后存储在调查要素属性表中。

进一步地，所述属性信息包括但不限于经纬度坐标、俯仰角、拍摄焦距和方位角。

进一步地，判断所述实景照片是否有效的方法为：

根据所述属性信息中的俯仰角来判断所述实景照片是否有效，若俯仰角为零或负数，则所述实景照片为有效照片；若俯仰角为正数且俯仰角小于1/2垂直视角，则所述实景照片为有效照片；若俯仰角为正数且俯仰角大于1/2垂直视角，则所述实景照片为无效照片，并对无效的所述实景照片进行剔除。

进一步地，所述垂直视角的获取方法为：

获取所述属性信息中的拍摄焦距，根据拍摄焦距在预设表格中查找到该拍摄焦距所对应的垂直视角；其中预设表格中记录有焦距与水平视角、垂直视角之间的相应关系。

进一步地，计算地面视域外轮廓点的方法为：

根据所述实景照片的俯视角计算出移动调查设备拍摄时的垂直上视角以及垂直下视角，并结合拍摄高度计算出拍摄投影点到可视域最临近点的距离以及拍摄投影点到可视域最远点的距离；

根据拍摄投影点到可视域最临近点的距离、拍摄投影点到可视域最远点的距离以及地面视域各轮廓点的方位角来表示移动调查设备拍摄实景照片地面视域的各轮廓点的坐标值。

进一步地，所述地面视域各轮廓点的方位角的获取方法为：

在水平平面上以拍摄投影点为原点，并从原点的指北方向线起依照顺时针方向分别建立第一象限至第四象限；

在移动调查设备所能拍摄到的可视域映射在各个象限中，并在可视域的最远线上将移动调查设备的水平视角拆分为N等份(N≥2)，再结合移动调查设备拍摄视线的方位角以及移动调查设备的水平视角计算出地面视域的(N+3)个轮廓点的方位角。

进一步地，所述调查要素包括点要素、线要素或面要素三种数据结构；根据不同的调查要素对实景照片进行不同的处理以筛选出符合调查要素的实景照片的特征信息。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种实景照片地面视域分析系统，执行如上述的实景照片地面视域分析方法，其系统包括：

移动调查设备，用于拍摄实景照片，并记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

照片筛选判断模块，用于根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，并根据所述属性信息为有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

调查要素分析模块，用于按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理并将处理结果存储在调查要素属性表中。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的实景照片地面视域分析方法。

本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述的实景照片地面视域分析方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提出一种实景照片地面视域分析方法及系统，能够通过实景照片自动获取拍摄地面视域，自动对调查区域进行空间分析，并根据两者空间关系，筛选调查区域实景照片，最大程度减少主观意识干预，筛选正确率更高的实景照片；并根据调查要素对地面视域进行空间分析处理及抽稀后存储在调查要素属性表中，以便后期快速查找和使用，提高工作效率且减少出错率。

附图说明

图1为本发明实景照片地面视域分析方法的流程示意图；

图2为本发明调查员拍摄实景照片的示意图；

图3为本发明实景照片获取视域坐标系示意图；

图4为本发明地面位置视域坐标系示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

本实施例提供一种实景照片地面视域分析方法，如图1所示，包括：

步骤S101：获取移动调查设备拍摄所得的实景照片，并由定姿定位管理系统记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

步骤S102：根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，若实景照片为有效照片，则对有效的实景照片执行步骤S103；若实景照片为无效照片，则将其剔除，还可将剔除的照片进行标记后存储，以便调查人员后续查阅；

步骤S103：针对有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点；

步骤S104：根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

步骤S105：按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理抽稀后，将处理结果存储在调查要素属性表中。

在本实施例中，步骤S101中利用移动调查设备对现场野外环境中的调查目标进行拍摄以获得实景照片，其中，移动调查设备可以手机、平板以及其他能够实时定位、记录焦距、俯仰角、方位角信息等关键信息并能保存实景照片的设备；调查人员在使用移动调查设备拍摄时，确保所述移动调查设备垂直地面，且确保移动调查设备的拍摄高度h一般为1.5m～2.2m之间，若移动调查设备的拍摄高度不在一般高度之内，也可有调查人员自行记录当前拍摄的高度数值。而移动调查设备所能拍摄到的最远有效距离L2可根据调查项目要求设定，一般情况下，为了保证照片清晰度够高，便于分辨地类情况，通常在项目进程中L2值采用500m为拍摄最远有效距离获取拍摄所得的实景照片。

在拍摄所述实景照片时，利用移动调查设备的定位定姿功能直接获得拍摄当前实景照片所对应的属性信息，该属性信息包括经纬度坐标、俯仰角、拍摄焦距、方位角等必要信息；其中，俯仰角小于90°，这些信息在移动调查设备拍摄实景照片过程中，其定位定姿系统自动将信息在实景照片内，作为实景照片属性中的一部分，这些信息可通过移动调查设备自带的软件直接导出相关信息数据。

参阅附图2，调查人员使用移动调查设备拍摄获得实景照片后，根据实景照片的拍摄焦距结合表1中记录的市面上常见移动设备拍摄焦距与水平视角、垂直视角之间的相应关系，从而获得拍摄实景照片时的水平视角与垂直视角。

表1焦距与水平视角、垂直视角对照表

在其他实施例中，移动调查设备还可以为无人机，由于无人机装载的相机均为高性能相机，因此，移动调查设备拍摄最远有效距离L2不做限制，其拍摄位置高度由无人机POS参数获取其相对高度h，即移动调查设备到地面的距离。

由步骤S101取得实景照片的焦距、水平视角、垂直视角、方位角、俯仰角、拍摄高度、拍摄最远有效距离等属性信息后，在步骤S102中根据实景照片焦距获取移动调查设备拍摄时的垂直视角判断照片是否有效，其中是否有效的定义为若实景照片对天拍摄，则该实景照片为无效照片，若实景照片并非对天拍摄，则该实景照片为有效照片。

请参阅附图2实景照片获取实地示意图，在这一步，判断俯仰角的数值大小，若俯仰角为负值，代表实景照片非对天拍摄，则实景照片为有效照片；若俯仰角为正值，且俯仰角小于1/2垂直视角，则证明实景照片非对天拍摄，则实景照片为有效照片；如果俯仰角大于1/2垂直视角，则证明实景照片对天拍摄，由于对天拍摄的实景照片无法获取地面视域，因此该实景照片为无效照片，并将其剔除；若俯仰角为零，则代表移动调查设备拍摄方向与地面平行，判断实景照片非对天拍摄，则实景照片为有效照片。

在这里需做出说明的是：请参阅附图2，模拟了调查员使用移动调查设备进行实景照片拍摄时的场景，以移动调查设备拍摄方向与地面平行作为移动调查设备的初始状态，其俯仰角为0°，俯仰角是证明移动调查设备拍摄与水平视线的夹角，其正负号仅代表拍摄方向，向上为正，向下为负，数值是其大小。

在步骤S102中判断实景照片的有效性后，在步骤S103中针对有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点。其计算地面视域外轮廓点的方法为：

步骤S1021：根据所述实景照片的俯视角计算出移动调查设备拍摄时的垂直上视角以及垂直下视角，并结合拍摄高度计算出拍摄投影点到可视域最临近点的距离以及拍摄投影点到可视域最远点的距离。

由于随着移动调查设备拍摄方向的变化，其俯仰角也随之变化，进而导致移动调查设备在其上下垂直视角拍摄的角度也随之改变，具体变化情况请参考公式一：

公式一中，α_上代表垂直上视角，α_下代表垂直下视角，α代表由焦距获取的垂直视角，θ代表俯视角大小，计算时需去除其正负号。

进一步，请参阅附图3，当移动调查设备拍摄方向在水平视线之上时，俯仰角为正，由S102得出：

此时垂直方向最低观测视线与地面的夹角等于垂直下视角，垂直下视角计算方式参考公式一，进而推出垂直方向最低观测视线投影到地面时的距离L1随着俯视角的变化，同时移动调查设备可以拍摄到最远有效距离L2为500m，具体情况请参考公式二。

当移动调查设备拍摄方向与水平视线平行时，俯仰角为零，由公式一可知

进而推出垂直方向最低观测视线投影到地面时的距离L1随着俯视角的变化，同时移动调查设备可以拍摄到最远有效距离L2为500m，具体情况请参考公式三。

当移动调查设备拍摄方向在水平视线之下时，俯仰角为负，此时垂直方向最低观测视线与地面的夹角等于垂直下视角，垂直下视角计算方式请参考公式一，进而推出垂直方向最低观测视线投影到地面时的距离L1随着俯视角的变化，当俯仰角小于二分之一垂直视角时，代表移动调查设备可以拍摄到最远有效距离L2为500m；当俯仰角大于二分之一垂直视角时，代表移动调查设备无法拍摄到最远有效距离为500m，能拍摄的距离为L2需要根据垂直上视角进行计算，具体情况请参考公式四，当

计算得出L2值大于500m时，L2以500m为准。

注：公式二、公式三、公式四中，L1代表投影拍摄点P^丿到可视域最邻近点距离，L2代表投影拍摄点P^丿到可视域最远点距离。

步骤S1022：根据拍摄投影点到可视域最临近点的距离、拍摄投影点到可视域最远点的距离以及地面视域各轮廓点的方位角来表示移动调查设备拍摄实景照片地面视域的各轮廓点的坐标值。

请参阅附图4，根据上述条件计算得到L1、L2值，实际已经把垂直方向上的拍摄行为投影至地面进行讨论，在水平平面上，方位角是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，值大小为0°～360°。根据其旋转规律，将坐标系按其旋转方向分为第一象限至第四象限，在本实施例中，方位角为移动调查设备在水平平面的投影点指北方向顺时针旋转到水平视线的夹角，并以该点为原点中心，由于在不同的象限，其坐标增量ΔX、ΔY有所不同，将平面分为第一象限至第四象限，具体详见公式五。

进一步，请参阅附图4，在水平方向上，移动调查设备能拍摄到的最大视域其最邻近处(x1，y1)与最远处(x9，y9)方位角都是一致的，因此，地面视域边缘处方位角相同。为了更准确模拟出移动调查设备获取地面视域的准确性，在可视域的最远线上将移动调查设备的水平视角拆分为N等份(N≥2)，相对应地，移动调查设备能拍摄到的最大视域则对应有(N+3)个轮廓点；而在本实施例中，在能拍摄的最远距离将水平视角拆分为6等份，地面视域轮廓各点方位角计算参考公式六。

注：公式六中，β代表移动调查设备水平视角，ε代表移动调查设备拍摄视线方位角，ε_等份代表将移动调查设备的水平视角拆分为6等份，ε1-ε7代表地面视域各轮廓点的方位角。

在其他实施例中，为了得到更为美观的地面视域图形，水平视角可根据用户需求进行设置，需要注意的是，相应的地面视域外轮廓点数需增加，使其保持一致。

进一步，请参阅附图4，由上述计算得到L1、L2、方位角，计算移动调查设备拍摄实景照片地面视域轮廓点(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、(X4,Y4)、(X5,Y5)、(X6,Y6)、(X7,Y7)、(X8,Y8)、(X9,Y9)，具体计算参考公式七。

公式七中，ε_T代表上述计算的轮廓各点的方位角，L代表轮廓点到移动调查设备投影点的距离，取值为最近距离L1，最远距离L2，(XX，YY)则代表轮廓点坐标值。

在本实施例中，实景照片获取地面视域的要素面由9个轮廓点构成，因此，根据实际情况将距离、方位角带入公式七，得到9个轮廓点坐标值；并在计算获得9个轮廓点坐标值后，将各轮廓点按顺序连接，即可得到实景照片地面视域数据。

本实施例将自动分析获得地面视域添加唯一标识码，并将地面视域唯一标识码记录在调查区域图斑属性表，以便后期存储与使用，速度快且不容易出错。

进一步地，在实际的调查工作中，调查要素在数据建库过程中，有可能是点要素、线要素、面要素，三种数据结构。实景照片根据S104获取得到地面视域是面要素数据，根据不同的数据结构，进行空间分析处理，得出不同数据类型的空间分析结果。

对于点要素，只要点要素在实景照片可视域范围内，然后根据实景照片点位距离进行抽稀处理，将抽稀后实景照片相关信息保存在点要素属性表中；对于线要素，由于线要素长度较长，若与实景照片可视域有相交的数量较大，可能会导致数据量过大，不便于调查人员使用，因此，根据线要素落在实景照片可视域范围内的长度与调查的线要素的长度之间的关系，提取实景照片可视域的线要素相关信息保存在调查要素属性表中；对于面要素，由于面要素也是一个区域，调查要素与实景照片可视域有相交数量较大，可能会导致数据量过大，同样不便于调查人员使用，因此，根据面要素落在实景照片可视域范围内的面积与调查的线要素的面积之间的占比，提取实景照片可视域中与面要素相关的信息，再将相关信息保存在调查要素属性表中以供调查员甚至其他工作人员使用，使得调查人员可根据调查要素的数据类型快速选取各调查要素采用的实景照片，做到一键式处理操作，避免人为干预误差；通过上述针对不同调查要素数据类型不同的空间分析处理方式，可减少人员反复查看照片工作量，提高工作效率。

实施例二

本实施例提供一种实景照片地面视域分析系统，执行如实施例一所述的实景照片地面视域分析方法，其系统包括：

移动调查设备，用于拍摄实景照片，并记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

照片筛选判断模块，用于根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，并根据所述属性信息为有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

调查要素分析模块，用于按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理并将处理结果存储在调查要素属性表中。

实施例三

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一中的实景照片地面视域分析方法；另外，本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的实景照片地面视域分析方法。

本实施例中的设备及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的系统及设备的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种实景照片地面视域分析方法，其特征在于，包括：

获取移动调查设备拍摄所得的实景照片，并由定姿定位管理系统记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，并针对有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，并根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理及抽稀后存储在调查要素属性表中。

2.根据权利要求1所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，所述属性信息包括但不限于经纬度坐标、俯仰角、拍摄焦距和方位角。

3.根据权利要求2所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，判断所述实景照片是否有效的方法为：

根据所述属性信息中的俯仰角来判断所述实景照片是否有效，若俯仰角为零或负数，则所述实景照片为有效照片；若俯仰角为正数且俯仰角小于1/2垂直视角，则所述实景照片为有效照片；若俯仰角为正数且俯仰角大于1/2垂直视角，则所述实景照片为无效照片，并对无效的所述实景照片进行剔除。

4.根据权利要求3所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，所述垂直视角的获取方法为：

获取所述属性信息中的拍摄焦距，根据拍摄焦距在预设表格中查找到该拍摄焦距所对应的垂直视角；其中预设表格中记录有焦距与水平视角、垂直视角之间的相应关系。

5.根据权利要求2所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，计算地面视域外轮廓点的方法为：

根据所述实景照片的俯视角计算出移动调查设备拍摄时的垂直上视角以及垂直下视角，并结合拍摄高度计算出拍摄投影点到可视域最临近点的距离以及拍摄投影点到可视域最远点的距离；

根据拍摄投影点到可视域最临近点的距离、拍摄投影点到可视域最远点的距离以及地面视域各轮廓点的方位角来表示移动调查设备拍摄实景照片地面视域的各轮廓点的坐标值。

6.根据权利要求5所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，所述地面视域各轮廓点的方位角的获取方法为：

在水平平面上以拍摄投影点为原点，并从原点的指北方向线起依照顺时针方向分别建立第一象限至第四象限；

在移动调查设备所能拍摄到的可视域映射在各个象限中，并在可视域的最远线上将移动调查设备的水平视角拆分为N等份(N≥2)，再结合移动调查设备拍摄视线的方位角以及移动调查设备的水平视角计算出地面视域的(N+3)个轮廓点的方位角。

7.根据权利要求1所述的实景照片地面视域分析方法，其特征在于，所述调查要素包括点要素、线要素或面要素三种数据结构；根据不同的调查要素对实景照片进行不同的处理以筛选出符合调查要素的实景照片的特征信息。

8.一种实景照片地面视域分析系统，其特征在于，执行如权利要求1～7任意一项所述的实景照片地面视域分析方法，其系统包括：

移动调查设备，用于拍摄实景照片，并记录拍摄所述实景照片所对应的属性信息；

照片筛选判断模块，用于根据所述属性信息判断所述实景照片是否有效，并根据所述属性信息为有效的实景照片计算其对应的地面视域外轮廓点，根据地面视域外轮廓点构建出所述实景照片的地面视域范围；

调查要素分析模块，用于按照预设的调查要素对地面视域范围进行空间分析处理并将处理结果存储在调查要素属性表中。

9.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的实景照片地面视域分析方法。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～7任一所述的实景照片地面视域分析方法。

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