CN114543840B - 环境因素对空三摄影影响实验装置和测评方法 - Google Patents

Abstract

环境因素对空三摄影影响实验装置和测评方法，实验装置由评测模具组合、倾斜摄影无人机、光源、风源组成。评测模具组合由十五个评测模具构成，含球形评测模具和正多面体评测模具；评测模具上分别涂上分辨率评测图样、色度评测图样和灰度评测图样，对分辨率、色度和灰度评测模具进行评测。测评过程包括数据预处理以及评价组合、像素序列提取、黑白分辨率、灰度评价参数计算和色彩评价参数计算。本发明提供了用于评估空中三角测量摄影数据生成质量评估的设备，模拟飞行器的飞行环境和照相机拍摄环境，采集各种环境条件下照相机拍摄数据。通过本发明方法，给出无人机摄影风速、光照、阴影等不同环境下摄影数据的成像质量。

Description

环境因素对空三摄影影响实验装置和测评方法

技术领域

本发明涉及空中三角测量领域，特别涉及环境因素对空中三摄影纹理数据的影响与评测方法。

背景技术

目前，对于同一目标三维成像，有很多测量方法，但是，各种测量方法都没有给出测量精度的评估方法。对于空中三角测量来说，拍摄图像质量评估是三维数据重建的关键因素。由于用于空中三角测量的飞行器会受到各种干扰，干扰因素，对飞行器拍摄数据质量会造成影响，目前，没有方法和手段评估环境因素对空中三角测量拍摄数据的影响。

激光点云与空三点云广泛应用于地形数据获取。申请号202010736839.7《一种三维激光点云和全景图像的配准方法》将激光三维点云与全景图像二维数据进行配置。申请号：20210090259.5《综合机载和车载三维激光点云以及街景影像的三维建筑物精细几何重建方法》综合了机载和车载三维激光点云以及街景影像的三维建筑物精细几何重建。申请号201510228288.7《空中三角测量的方法与装置》给出了一种空中三角测量的方法与装置。上述三个技术方案均有所在领域的技术突破，但与本发明的技术不同，本发明用于模拟环境因素并评估环境因素对空三纹理影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种实验装置，根据实验装置采集的数据，正确评估环境因素对目标拍摄的影响的方法，还原真实场景的重要信息。

本发明的目的是这样达到的：一种环境因素对空三摄影影响实验装置。实验装置由评测模具组合、倾斜摄影无人机、光源、风源组成；评测模具组合由十五个评测模具构成。含球形评测模具、正多面体评测模具。球形模具包括：球形分辨率评测模具，球形色度评测模具，球形灰度评测模具。正多面体评测模具包括：正四面体分辨率评测模具，正四面体色度评测模具，正六面体分辨率评测模具，正六面体色度评测模具，正十二面体分辨率评测模具，正十二面体色度评测模具，正二十面体分辨率评测模具，正二十面体色度评测模具；正四面体灰度评测模具；正六面体灰度评测模具；正十二面体灰度评测模具；正二十面体灰度评测模具。十五个评测模具采用任意方式摆放在一个平面。

正多面体评测模具各面有内接圆。

球形评测模具为半径为R的球体，球形评测模具球体的外表面称为球面，球体按照上、下、左、右、前、后划分为上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面；将每一个评测球面划分为64个区域，称为评测区。

球形评测模具球体的评测区与正多面体评测模具各面内接圆上分别涂上分辨率评测图样、色度评测图样和灰度评测图样。

光源由三脚架、反光面罩、可调灯座、试验灯构成；三脚架用于固定反光面罩；可调灯座安装在反光面罩上，用于将实验灯放置在合适位置，并为试验灯提供电源以及电源连接座；反光面罩用于将实验灯的光反射，照到被拍摄的模具上；试验灯用于发出需要照度和色温的光，所发的光被反光面罩照射到被拍摄摸具上。

风源由风机三脚架、轴流风机、风机调速器、风速仪构成。

风机调速器连接电源，轴流风机电源连接线连接到风机调速器，由风机调速器控制轴流风机的风速；轴流风机安装在风机三脚架上；风速仪用于测量轴流风机出口的风速。

对于球形分辨率评测模具，在各评测球区的64个色区，涂分辨率评测图样，分辨率评测图样为黑白相间的颜色。

对于球形色度评测模具，在评测区涂色的64个色区，涂色度评测图样，色度评测图样为1-64号不同颜色。

对于球形灰度评测模具，在各评测球区的64个色区涂灰度评测图样，灰度评测图样为灰色。

正多面体分辨率评测模具中，正四面体分辨率评测模具为正四面体、正六面体分辨率评测模具为正六面体、正十二面体分辨率评测模具为正十二面体、正二十面体分辨率评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有分辨率评测图样；分辨率评测图样为黑白相间的颜色。

正多面体色度评测模具中，正四面体色度评测模具为正四面体、正六面体色度评测模具为正六面体、正十二面体色度评测模具为正十二面体、正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有色度评测图样,色度评测图样为1-64号不同颜色。

正多面体灰度评测模具中，正四面体灰度评测模具为正四面体，正六面体色度评测模具为正六面体，正十二面体色度评测模具为正十二面体，正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面各面的内接圆涂有灰度评测图样，灰度评测图样为灰色。

光源的反光面罩形状为一个旋转抛物面，含罩体、固定柄、反光层、遮光罩固定沿和遮光板。反光层为反光材料，贴在反光面罩内侧；设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：每个调节杆安装槽两侧，各有四个调节杆定位孔；遮光罩固定沿为圆环形，连接在反光面罩底端，其所在平面与直线AO垂直；在遮光罩固定沿上有两个遮光罩固定孔，两个遮光罩固定孔的连线通过遮光罩固定沿的圆心。

可调灯座由试验灯安装板、调节杆组成；试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔，用于安装试验灯；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接有三个调节杆安装口；调节杆安装口为U形，由左侧安装支架、右侧安装支架、底部固定板构成；左侧安装支架、右侧安装支架、底部固定板为一个整体；左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有一个定位固定孔88。

调节杆由调节杆柱状端和调节杆扁平端构成，调节杆柱状端长度远远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体；在调节杆扁平状外侧中部，有一个扁平端固定孔。扁平端固定孔直径与定位固定孔直径相同；调节杆装入调节杆定位管定位安装。

调节杆定位管分为定位管本体、定位管左侧限定座、定位管右侧限定座，在定位管右侧限定座上端设置有调节杆紧固螺孔，调节杆紧固螺钉将调节杆紧固。调节杆紧固螺钉由紧固螺钉外丝与紧固螺钉手柄组合而成，紧固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔匹配；紧固螺钉手柄用于旋转调节杆紧固螺钉。

定位管左侧限定座、定位管右侧限定座安装在调节定位杆限定板内，安装在调节定位杆限定板内，调节定位杆限定板用于将调节杆定位管限制在反光面罩；两端为限定板端侧；中间为限定板中间部分。限定板中间部分为拱形，用于限制定位管右侧限定座、定位管左侧限定座的活动范围。

调节杆与可调灯座之间安装时，调节杆扁平端插入到左侧安装支架和右侧安装支架中间，调节杆安装螺栓依次穿过右侧安装支架定位固定孔、扁平端固定孔、左侧安装支架定位固定孔后，用调节杆安装螺帽和调节杆安装螺栓拧紧，使得调节杆固定在调节杆安装口，且可灵活转动。

调节杆与反光面罩之间的安装时，调节杆安装在定位管本体内。

调节杆定位管的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座固定在反光面罩上；固定时，定位管本体嵌入调节杆安装槽，调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座被调节定位杆限定板限制，能够绕着定位管右侧限定座和定位管左侧限定座的轴线转动。

可调灯座与调节杆的安装：三个调节杆的调节杆扁平端通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端分别穿过三个定位管本体，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管上；调节杆紧固螺钉拧松的时候，调节杆的调节杆柱状端在调节杆定位管内滑动；调节杆紧固螺钉拧紧的时候，调节杆的调节杆柱状端与调节杆定位管固定。

遮光版由遮光板和遮光板折叠支架构成；遮光板边框由一个边框侧边、两个边框支撑边、摄影用柔光布构成；边框侧边和边框支撑板均为长条形，长度相同，长度大于遮光罩固定沿的外径，两个边框支撑边在遮光板边框两端，与遮光板边框垂直连接；在两个边框支撑边的中间均有支撑边固定孔。

摄影用柔光布裁剪为正方形，边长与边框侧边相同，其中三个边粘贴在边框侧边和两个边框支撑边，构成遮光板。

遮光板折叠支架由若干跟折叠杆体连接而成；相邻折叠杆体采用螺栓与螺帽紧固，相邻折叠杆体之间的折叠杆体连接孔称为折叠杆体邻间连接孔；螺栓穿过相邻折叠杆的折叠杆体邻间连接孔后，用螺帽紧固；最外的孔为折叠支架固定孔，两个折叠支架固定孔一端对应支撑边固定孔一端对应遮光板固定孔；遮光板折叠支架一端，螺栓穿过遮光板固定孔与折叠支架固定孔，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在遮光罩固定沿上；遮光板折叠支架另一端，螺栓穿过支撑边固定孔与折叠支架固定孔，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在边框支撑边上采用两个遮光板折叠支架，将两个边框支撑边连接到遮光罩固定沿。

球形评测模具为半径为R的球体；在球体上设置球体Z线、球体X线、球体Y线；Z线31、球体X线32、球体Y线33穿过球心，彼此之间相互垂直；Z线为垂直方向，球体Z线与球面有两个交点：与上边球面的交点称为球体顶端；与下边球面的交点称为球体底端。

设球体X线为左右方向；设球体Y线为前后方向。

球体X线与球面有两个交点：与左边球面的交点称为球体左端；与右边球面的交点称为球体右端。

球体Y线与球面有两个交点：与前边球面的交点称为球体前端；与后边球面的交点称为球体后端；在球体顶端下方，距离球体顶端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面上边部分称为上端评测球面。

在球体底端上方，距离球体底端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面下边部分称为下端评测球面。

在球体左端右方，距离球体左端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面左边部分称为左端评测球面。

在球体右端左方，距离球体右端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面右边部分称为右端评测球面。

在球体前端后方，距离球体前端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面前边部分称为前端评测球面。

在球体后端前方，距离球体后端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面后边部分称为后端评测球面。

上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面面积、形状、涂色均相同，只是朝向不同。

球形评测模具的上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面均有1-64个色区，64个色区为测评区。

在上端评测球面将球体Z线垂直的底部小圆称为上端底部小圆，将上端底部小圆等分成64段等长的弧，共计64个分段点，称为等弧分段点；在上端分测球面上，连接球体顶端与64个等弧分段点的圆弧，将上端分辨率评测球面分割成64个扇面，将64个扇面称为64个区域，按顺时针方向将64个区域依次称为1号色区，2号色区……,64号色区，64个色区为测评区。

对于球形分辨率评测模具，在各评测球区的64个色区，分别涂色黑白相间的颜色；黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255。对于球形色度评测模具，在评测区涂色的64个色区，分别涂色红色、绿色、蓝色分量不同的1-64号色。

对于球形灰度评测模具，在各评测球区的64个色区均涂色为灰色，第n号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝4(n-1)。

对于正四面体分辨率评测模具为正四面体、正六面体分辨率评测模具为正六面体、正十二面体分辨率评测模具为正十二面体、正二十面体分辨率评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有分辨率评测图样，评测图样为分别涂色黑白相间的颜色；黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255。

对于正四面体色度评测模具为正四面体、正六面体色度评测模具为正六面体、正十二面体色度评测模具为正十二面体、正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有色度评测图样，评测图样为红色、绿色、蓝色分量不同的1-64号色。

对于正四面体灰度评测模具为正四面体，正六面体色度评测模具为正六面体，正十二面体色度评测模具为正十二面体，正二十面体色度评测模具为正二十面体，正二十面体各面的内接圆上，各个正多面各面的内接圆涂有灰度评测图样，第n号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝4(n-1)。

无人机操控包括正摄影、倾斜摄影，正摄时：

一机位：评测模具组合外接圆圆心正上方；

二无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

三无人机操控：人工操控；

四：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

倾斜摄影时：

一倾斜角度：45度

二机位：评测模具组合外接圆圆心与水平面45度方向；

三无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

四无人机操控：人工操控；

五：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

风源控制包括风速选择和轴流风机朝向；

风速选择：选择任意风速。

轴流风机朝向：轴流风机轴向对准无人机；轴流风机轴向与水平面的角度设置为任意角度。

光源控制：光照角度、照度、光阴；

光照角度：反光面罩轴向对准模具外接圆圆心，反光面罩轴向与水平面的角度为任意角度；

反光面罩距离调节为光线覆盖评测模具组合外接圆区域；

照度采用任意照度；

光阴：光阴效果由遮光板产生；通过遮光板遮罩面积，产生任意光阴效果；

所述无人机操控、风源控制、光源控制在测评是采用任意组合。

测评控制组合为；

一光源组合：

光强组合：四种：最大照度；1/2照度；1/4照度；1/8照度；

光阴组合：四种：遮光板采用如下方式：不遮罩；遮罩1/4；遮罩1/2；遮罩3/4；

光照角度组合：二种：反光面罩轴向与水平面的角度为：45度；90度；

光源采用上述光强、光阴、光照角度组合，总共组合形态：32种；

二风源组合：

风速组合：七种：风速1：0米/秒；风速2：1.5米/秒；风速3：3.3米/秒；风速4：5.4米/秒；风速5：7.9米/秒；风速6：10.7米/秒；风速7：13.8米/秒；

风向组合：三种：轴流风机轴向与水平面的角度分别为0度，45度，-45度；

风源组合方式：计21种。

三摄影方式组合

两种：正射，倾斜

四合计组合：32×21×2＝1344种。

在各种评价组合下拍摄数据，针对每种评价组合进行评测，评测参数计算过程包括数据预处理、像素序列提取、黑白分辨率、灰度评价参数计算和色彩评价参数计算，其中，色彩评价参数计算含色相H、亮度L、饱和度S计算和色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算。

数据预处理：

一评测区域

对于球形评测模具：针对上端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面能够拍出完整评测图像的区域作为评测区域；

对于正四面体、正六面体、正十二面体、正二十面体评测模具：针对能够拍摄完整评测图像的面作为评测区域；

二数据预处理

以平行于照片底边为其中一条边，做矩形，提取评测图像，矩形的四条边为评测图像的切线；设宽度方向包含的像素为n个，高度方向包含的像素为m个,且n大于等于m；用i表行，j表示列；i为整数，取值为1、2、3、……、m；j为整数，取值为1、2、3、……、n；

图片左上角为第1行第1列；右下角为第m行第n列第i行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RI(i,j)；绿色分量：GI(i,j)；蓝色分量：BI(i,j)；

如果m等于n：对评测图像不需进行转换；

如果m小于n，按如下方法转换图像，转换后的图像，宽度方向为n个像素，高度方向为n个像素；k为整数，为1、2、3、……、n；

转换后的图片左上角为第1行第1列；右下角为第n行第n列；

转换后的第k行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RO(k,j)；绿色分量：GO(k,j)；蓝色分量：BO(k,j)；

对所提取的评测图像进行如下转换：

(1)第一步：计算m除以(n-m)，设x为m除以(n-m)的整数部分；

(2)第二步：q＝0；p＝0；r＝0；

(3)第三步：q＝q+1；p＝p+1；

RO(q,j)＝RI(q-r,j)；GO(q-r,j)＝GI(q,j)；BO(q,j)＝BI(q-r,j)；

J取值为1、2、3、……、n；

(4)第四步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第五步；

(5)第五步：判断p是否等于x；P等于x，进入第六步；p不等于x，转入第三步；(6)第六步：p＝0；q＝q+1；r＝r+1；

RO(q,j)＝(RI(q-1,j)+RI(q,j))/2；

GO(q,j)＝(GI(q-1,j)+GI(q,j))/2；

BO(q,j)＝(BI(q-1,j)+BI(q,j))/2；

J取值为1、2、3、……、n；

(7)第七步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第三步；

(8)第八步：转换结束；

对转换后的彩色像素进行灰度计算，计算得到的图像用Igr表示：

GR(k，j)＝RO(k，j)×0.299+G O(k，j)×0.587+B O(k，j)×0.114；

计算得到的值取整；

像素序列提取方法：设n除以2，取整为N50；n除以4，取整为N25；提取半径RN的像素序列,RN小于N50，行号用row表示，列号用col表示：像素序列用a表示，a＝1,2,3,4,5，……

(1)第一步a＝1；temp＝0；xa＝0；

(2)第二步：col(a)＝N50–RN+xa；

(3)第三步：计算对Vx取整数

(4)第四步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入第七步；大于1，

则令t＝Vx-temp，进入第五步；

(5)第五步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(6)第六步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；进入第五步；否则，进入第七步；

(7)第七步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(8)第八步：如果xa大于RN,则转到第九步；否则转到第二步；

(9)第九步：col(a)＝N50–RN+xa计算对Vx取整数；

(10)第十步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入第十三步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第十一步；

(11)第十一步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(12)第十二步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp-1；进入第十一步；否则，进入第十三步；

(13)第十三步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(14)第十四步：如果xa大于2RN,则转到第十五步；否则转到第九步；

(15)第十五步：xa＝xa-1；

(16)第十六步：col(a)＝N50–RN+xa计算对Vx取整数；

(17)第十七步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50+Vx，进入第二十步；大于1，则令t＝Vx-temp，进入第十八步；

(18)第十八步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(19)第十九步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；进入第十八步；否则，进入第二十步；

(20)第二十步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1

(21)第二十一步：如果xa等于RN,则转到第二十二步；否则转到第十六步；

(22)第二十二步：col(a)＝N50–RN+xa，计算对Vx取整数；

(23)第二十三步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-+Vx，进入第二十六步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第二十四步；

(24)第二十四步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(25)第二十五步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp-1；进入第二十四步；否则,进入第二十六步；

(26)第二十六步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1；

(27)第二十七步：如果xa大于零,则转到第二十二步；否则转到第二十八步；

(28)第二十八步：cntA＝a；程序结束。

黑白分辨率：

(1)第一步：RN＝80；

(2)第二步：根据像素序列提取方法，计算像素序列的行列序列：col(a)，row(a)，计算cntA；cntA为序列的长度；

(3)第三步：从灰度图像Igr中，提取像素序列，像素序列用SI(b)表示，b＝0、1、2、3、……、cntA；SI(b)＝Igr(row(b),col(b))；

(4)第四步：令HIS(c)＝0,c＝0、1、2、3、……、255；d＝1；

(5)第五步：HIS(SI(d))＝HIS(SI(d))+1；

(6)第六步：d＝d+1；

(7)第七步：判断d是否小于等于cntA？是：进入第五步；否：进入第八步；

(8)第八步：SumL＝0，SumR＝0；cntL＝0；cntR＝255；

(9)第九步：SumL＝SumL+HIS(cntL)；SumR＝SumR+HIS(cntR)；

(10)第十步：判断SumL是否大于SumR，是则cntR＝cntR-1，SumR＝SumR+HIS(cntR)；否：则cntL＝cntL+1，SumL＝SumL+HIS(cntL)；

(11)第十一步：判断cntL是否大于cntR：是，则进入第十二步；否，进入第十步；

(12)第十二步：d＝1,MaxLV＝HIS(0)；MaxL＝0；

(13)第十三步：判断HIS(d)是否大于MaxLV；是：MaxLV＝HIS(d),MaxL＝d；进入第十四步；否：进入第十四步；

(14)第十四步：d＝d+1；

(15)第十五步：判断d是否大于cntL，如果是，则进入第十六步；如果否，则进入第十三步；

(16)第十六步：d＝254,MaxRV＝HIS(255)；MaxR＝255；

(17)第十七步：判断HIS(d)是否大于MaxRV；是：MaxRV＝HIS(d),MaxR＝d；进入第十八步；否：进入第十八步；

(18)第十八步：d＝d-1，进入第十九步；

(19)第十九步：判断d是否大于cntL，否，则进入第二十步；是，则进入第十七步；

(20)第二十步：d＝1；StepL＝0.5(MaxL+cntL)；stepR＝0.5(MaxR+cntL)；f＝0；cntINV＝0；(21)第二十一步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1进入第二十六步；否，进入第二十二步；

(22)第二十二步：SI(d)是否大于stepR？是：f＝1进入第二十三步；否，进入第二十一步；

(23)第二十三步：d＝d+1

(24)第二十四步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十五步；

(25)第二十五步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十六步；否，进入第二十三步；

(26)第二十六步：d＝d+1；

(27)第二十七步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十八步；

(28)第二十八步：SI(d)是否大于stepR？如果是：f＝1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十三步；如果否，进入第二十六步；

(29)第二十九步：判断cntINV是否大于62；如果是进入第三十步；如果否，则RN＝RN+1，进入第二步；

(30)第三十步：黑白分辨率为RN对应的像素值

(31)第三十一步：程序结束。

灰度评价参数计算:

对于灰度评测摸具对应的图片，进行灰度评价参数计算；灰度评价参数指标有：灰度完整性，用WZgr表示；各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示；色区灰度偏差，用GRPC(a)表示；

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

(4)第四步：计算：GRgr(a)＝Rgr(a)×0.299+Ggr(a)×0.587+Bgr(a)×0.114，a＝1、2、3、……、64，

(5)第五步：计算灰度完整性，用WZgr表示,WZgr＝(GRgr(64)-GRgr(1))/252；

(6)第六步：计算各色区颜色分量校正值，红色分量用RJZgr(a)表示，绿色分量用GJZgr(a)表示，蓝色分量用BJZgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RJZgr(a)＝252×(Rgr(a)–Rgr(1))/(Rgr(64)–Rgr(1))

GJZgr(a)＝252×(Ggr(a)–Ggr(1))/(Ggr(64)–Ggr(1))

BJZgr(a)＝252×(Bgr(a)–Bgr(1))/(Bgr(64)–Bgr(1))

(7)第七步：计算各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RPCgr(a)＝|RJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值

(8)第八步：计算各色区灰度校正值，用GRJZ(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRJZgr(a)＝(GRgr(a)–GRgr r(1))/WZgr；

(9)第九步：计算各色区灰度偏差，用GRPC(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRPC(a)＝|GRJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值。

色彩评价参数计算：

对于色度评测模具对应的图片，进行色彩评价参数计算；色彩评价参数指标有：色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差。

色相H、亮度L、饱和度S计算：找出评测像素红色分量R、绿色分量G、蓝色分量B中间的最大值与最小值，设其为max、min，则RGB颜色空间转HSL颜色空间的计算方法如下:

(1)色相H的计算:

当max＝min时，H＝0；当max＝R，且G大于等于B时，H＝60×(G-B)/(max-min)；

当max＝R，且G小于B时，H＝360+60×(G-B)/(max-min)；

当max＝G时：H＝120+60×(B-R))/(max-min)；

当max＝B时：H＝240+60×(R-G))/(max-min)；

(2)亮度L计算：L＝(max+min)/2

(3)饱和度S计算：

当L＝0或者max＝min时：S＝0；

当L大于零且小于等于0.5时：S＝0.5×(max-min)/L

当L大于0.5时：S＝0.5×(max-min)/(1-L)

色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算方法：

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64；

(4)第四步：根据表1“评测区涂色”，计算1-64号色区；的标准色相、标准饱和度、标准亮度L

(5)根据Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)，计算测量色相H、测量亮度L、测量饱和度S；(6)根据每个色区的测量色相与标准色相，测量饱和度与标准饱和度，测量亮度L-标准亮度L计算色相偏差、饱和度偏差、亮度偏差，色相偏差＝测量色相H-标准色相，饱和度偏差＝测量饱和度S-标准饱和度，亮度偏差＝测量亮度L-标准亮度L。

本发明的积极效果是：

1、提出一种用于评估空中三角测量纹理数据生成质量评估的设备，该设备可以模拟飞行器的飞行环境和照相机拍摄环境，以采集各种环境条件下照相机拍摄数据。

2、通过本发明方法，给出无人机倾斜摄影风速、关照、阴影等不同环境下纹理数据的成像质量。

附图说明

图1是本发明的环境因素对空三摄影影响实验装置结构示意图。

图2是实验装置的评测模具组合示意图。

图3是球形模的球体大小与各部位命名规则示意图。

图4是球形分辨率评测模具一个评测区分辨率评测图样示意图。

图5实验装置的光源结构示意图。

图6是反光面罩结构示意图。

图7反光面罩俯视图。

图8是可调灯座试验灯安装板俯视图。

图9是可调灯座调节杆安装口正视图。

图10是调节杆安装口侧视图。

图11是调节杆结构示意图。

图12是调节杆定位管结构示意图。

图13是调节杆紧固螺钉示意图。

图14是调节杆限定板俯视图。

图15是调节杆限定板正视图。

图16是调节杆与可调灯座之间的安装示意图。

图17是调节杆与反光面罩之间的安装示意图。

图18是调节杆与反光面罩之间的安装正视图。

图19是遮光板边框示意图。

图20是遮光板折叠支架示意图。

图21遮光板折叠支架结构示意图。

图22是实验装置的风源结构示意图。

图中，1倾斜摄影无人机，2光源，3风源，4评测模具组合，11球形分辨率评测模具，12球形色度评测模具，13正四面体分辨率评测模具，14正四面体色度评测模具，15正六面体分辨率评测模具，16正六面体色度评测模具，17正十二面体分辨率评测模具，18正十二面体色度评测模具，19正二十面体分辨率评测模具，20正二十面体色度评测模具，21球形灰度评测模具，22正四面体灰度评测模具，23正六面体灰度评测模具，24正十二面体灰度评测模具，25正二十面体灰度评测模具，31球体Z线，32球体X线，33球体Y线，34球体顶端，35球体底端，36球体右端，37球体左端，38球体后端，39球体前端，50三脚架，51反光面罩，52可调灯座，53试验灯，60罩体，61固定柄，62-1、62-2灯座调节杆，63-1、63-2遮光罩固定沿，64反光层，70焦点平面圆，71遮光罩固定沿内侧，72遮光罩固定沿外侧，73-1、73-2、73-3调节杆安装槽，74-1a、74-1b、74-1c、74-1d、74-2a、74-2b、74-2c、74-2d、74-31a、74-3b、74-3c、74-3d调节杆定位孔，75-1、75-2遮光板固定孔，80试验灯安装板，81-1、81-2、81-3调节杆安装口，82-1、82-2、82-3、82-4试验灯安装螺孔，85左侧安装支架，86右侧安装支架，87底部固定板，80、88-1、88-2定位固定孔，90调节杆，91调节杆柱状端，92调节杆扁平端，93扁平端固定孔，95调节杆定位管，96定位管本体，97定位管右侧限定座，98定位管左侧限定座，99调节杆紧固螺孔，100调节杆紧固螺钉，101紧固螺钉外丝，102紧固螺钉手柄，105-1右侧限定板固定孔、105-2左侧限定板固定孔，106-1限定板右端侧，106-2限定板左端侧，107限定板中间部分，110调节杆安装螺栓，111调节杆安装螺栓头部，112调节杆安装螺帽，73调节杆安装槽，106-3、106-4限定板端侧，116-1、116-2、116-3、116-4限定板安装螺栓头部，115-1、115-2限定板安装螺栓，117-1、117-2、限定板安装螺帽，120边框侧边，121-1、121-2边框支撑边，122-1、122-2支撑边固定孔，130折叠杆体，131-1、131-2折叠杆体连接孔；133-1～133-5折叠杆体邻间连接孔，150风机三脚架，151轴流风机，152风机调速器，153风速仪。

具体实施方式

参见附图。实验装置由评测模具组合4、倾斜摄影无人机1、光源2、风源3组成。

评测模具组合由十五个评测模具构成，含球形评测模具、正多面体评测模具；球形模具包括：球形分辨率评测模具11，球形色度评测模具12，球形灰度评测模具21；正多面体评测模具包括：正四面体分辨率评测模具13，正四面体色度评测模具14，正六面体分辨率评测模具15，正六面体色度评测模具16，正十二面体分辨率评测模具17，正十二面体色度评测模具18，正二十面体分辨率评测模具19，正二十面体色度评测模具20；正四面体灰度评测模具22；正六面体灰度评测模具23；正十二面体灰度评测模具24；正二十面体灰度评测模具25。十五个评测模具采用任意方式摆放在一个平面。实施例采用图2分布方式。

图3给出了球体大小与各部位命名规则。球体半径用R表示；球体的外表面称为球面。

球体Z线31：指穿过球形的垂直线；球体Z线与球面有两个交点：与上边球面的交点称为球体顶端34；与下边球面的交点称为球体底端35。

设球体X线为左右方向；设球体Y线为前后方向,Z线为垂直方向。

球体X线与球面有两个交点：与左边球面的交点称为球体左端37；与右边球面的交点称为球体右端36；球体Y线与球面有两个交点：与前边球面的交点称为球体前端39；与后边球面的交点称为球体后端38。

在球体顶端34下方，距离球体顶端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面上边部分称为上端评测球面；

在球体底端35上方，距离球体底端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面下边部分称为下端评测球面；

在球体左端37右方，距离球体左端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面左边部分称为左端评测球面；

在球体右端36左方，距离球体右端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面右边部分称为右端评测球面；

在球体前端39后方，距离球体前端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面前边部分称为前端评测球面；

在球体后端38前方，距离球体后端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面后边部分称为后端评测球面；

上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面面积、形状、涂色均相同，只是朝向不同。以上端评测球面进行阐述；

在上端评测球面，将球体Z线垂直的底部小圆称为上端底部小圆。将上端底部小圆等分成64段等长的弧，共计64个分段点，称为等弧分段点。在上端测评球面上，连接球体顶端与64个等弧分段点的圆弧，将上端分辨率评测球面分割成64个扇面，将64个扇面称为64个区域，按顺时针方向将64个区域依次称为1号色区，2号色区……,64号色区。

图4是球形分辨率评测模具一个评测区分辨率评测图样示意图。

在64个区域上，分别涂色黑白相间的颜色。黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0。白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255。

对于球形灰度评测模具，在各评测球区的64个色区涂灰度评测图样，灰度评测图样为灰色。球形色度评测模具在评测区涂色的64个色区，涂色度评测图样，色度评测图样为1-64号不同颜色，具体色区如表1。

表1

图4亦为正多面体分辨率评测模具一个内接圆评测区分辨率评测图样示意图。

正多面体分辨率评测模具中，正四面体分辨率评测模具为正四面体、正六面体分辨率评测模具为正六面体、正十二面体分辨率评测模具为正十二面体、正二十面体分辨率评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有分辨率评测图样；将各个正多面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形分别涂色黑白相间的颜色；黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255。

正多面体色度评测模具中，正四面体色度评测模具为正四面体、正六面体色度评测模具为正六面体、正十二面体色度评测模具为正十二面体、正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形涂有色度评测图样,色度评测图样为如表11-64号不同颜色。

对于正四面体灰度评测模具为正四面体，正六面体色度评测模具为正六面体，正十二面体色度评测模具为正十二面体，正二十面体色度评测模具为正二十面体，正二十面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形涂有灰度评测图样，第n号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝4(n-1)。

参见附图5～图15。光源2由三脚架50、反光面罩51、可调灯座52、试验灯53构成。三脚架固定反光面罩。灯座安装在反光面罩上，用于将实验灯放置在合适位置，并为实验灯提供电源以及电源连接座；反光面罩用于将实验灯的光反射，照到被拍摄的模具上；试验灯用于发出需要照度和色温的光，所发的光照射到被拍摄摸具上。

本实施例三脚架采用现成产品：意大利曼富图摄影包公司生产，型号：MKBFRC4GTXP-BH试验灯采用现成产品：深圳市神牛摄影器材有限公司，型号：SL150II Bi升级版。

反光面罩51形状为一个旋转抛物面，由受力性能好，不易变形的材料制作，实施例材料选择铝合金面板，内侧贴有摄影反光布。反光面罩51由罩体60、固定柄61、反光层(64)、遮光罩固定沿63-1、63-2和遮光板.反光层64为反光材料，贴在反光面罩(51)内侧；设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆70，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽73-1、73-2、73-3，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：每个调节杆安装槽两侧，有四个调节杆定位孔74-1a、74-1b、74-1c、74-1d、74-2a、74-2b、74-2c、74-2d、74-31a、74-3b、74-3c、74-3d；遮光罩固定沿63-1、63-2为圆环形，连接在反光面罩51底端，其所在平面与直线AO垂直；在遮光罩固定沿63-1、63-2上有两个遮光罩固定孔75-1、75-2，两个遮光罩固定孔的连线通过遮光罩固定沿的圆心。

参见附图8。可调灯座52由试验灯安装板80，调节杆组成。

试验灯安装板80安装试验灯，由力学性能好，易成形材料构成，实施例采用铝合金材料；做出圆盘状；在试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔，用于安装试验灯；实施例钻有四个试验灯安装螺孔82-1、82-2、82-3、82-4；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接三个调节杆安装口81-1、81-2、81-3。

调节杆安装口如图9、10。调节杆安装口为U形，由左侧安装支架85、右侧安装支架86、底部固定板87构成；左侧安装支架85、右侧安装支架86、底部固定板为一个整体，实施例采用铝合金材料；左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有定位固定孔88-1。

调节杆结构如图11.调节杆由调节杆柱状端91和调节杆扁平端92构成，调节杆柱状端长度远远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体；在调节杆扁平状外侧中部，有一个扁平端固定孔。扁平端固定孔直径与定位固定孔直径相同；调节杆90装入调节杆定位管95定位安装。

调节杆定位管95结构如图12。调节杆定位管95分为定位管本体96、定位管左侧限定座98、定位管右侧限定座97，由力学性能良好材料构成，本实施例采用铝合金。在定位管右侧限定座上端设置有调节杆紧固螺孔，调节杆紧固螺钉100将调节杆91紧固。调节杆紧固螺钉100结构如图13。调节杆紧固螺钉由紧固螺钉外丝101与紧固螺钉手柄102组合而成，实施例采用铝合金制作。紧固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔匹配；紧固螺钉手柄用于旋转调节杆紧固螺钉。

参见附图14、15。定位管左侧限定座98、定位管右侧限定座97安装在调节定位杆限定板内。调节定位杆限定板用于将调节杆定位管限制在反光面罩；两端为限定板端侧106-1、106-2；中间为限定板中间部分107；限定板中间部分为拱形，用于限制定位管右侧限定座、定位管左侧限定座的活动范围。调节定位杆限定板由力学性能良好的材料制作，本实施例采用不锈钢。

见附图16.调节杆与可调灯座之间的安装：调节杆扁平端92插入到左侧安装支架85和右侧安装支架86中间，调节杆安装螺栓110依次穿过右侧安装支架定位固定孔105-1、扁平端固定孔93、左侧安装支架定位固定孔105-2后，用调节杆安装螺帽112和调节杆安装螺栓110拧紧，使得调节杆固定在调节杆安装口，且可以灵活转动。

参见附图17、18.调节杆与反光面罩之间的安装：调节杆与反光面罩之间的安装时，调节杆91安装在定位管本体96内。

调节杆定位管95的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管95的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98固定在反光面罩上；固定时，定位管本体96嵌入调节杆安装槽，调节杆定位管的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分107，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔105-1、105-2与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98被调节定位杆限定板限制，能够绕着定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98的轴线转动。

可调灯座与调节杆的安装：三个调节杆的调节杆扁平端92通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端91分别穿过三个定位管本体96，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管上；调节杆紧固螺钉拧松的时候，调节杆的调节杆柱状端91在调节杆定位管内滑动；调节杆紧固螺钉拧紧的时候，调节杆的调节杆柱状端91与调节杆定位管固定。

参见附图19-21.遮光板由遮光板边框和遮光板折叠支架构成；遮光板边框由一个边框侧边120、两个边框支撑边121-1、121-2、摄影用柔光布构成；边框侧边和边框支撑板均为长条形，长度相同，长度大于遮光罩固定沿的外径，两个边框支撑边在遮光板边框两端，与遮光板边框垂直连接；由力学性能良好的材料制作，实施例采用铝合金材料，在两个边框支撑边的中间均有支撑边固定孔122-1、122-2。摄影用柔光布裁剪为正方形，边长与边框侧边相同，其中三个边粘贴在边框侧边和两个边框支撑边，构成遮光板。折叠杆体为条状，采用力学性能良好的材料，实施例采用铝合金；折叠杆体两端有折叠杆体连接孔。

遮光板折叠支架由若干跟折叠杆体130-1～130-6连接而成；相邻折叠杆体采用螺栓与螺帽紧固，133-1～133-5为相邻折叠杆体之间的折叠杆体邻间连接孔；螺栓穿过相邻折叠杆的折叠杆体邻间连接孔后，用螺帽紧固；最外的孔为折叠支架固定孔132-1、132-2，两个折叠支架固定孔一端对应支撑边固定孔122-1、122-2，一端对应遮光板固定孔75-1、75-2；遮光板折叠支架一端，螺栓穿过遮光板固定孔与折叠支架固定孔，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在遮光罩固定沿上；遮光板折叠支架另一端，螺栓穿过支撑边固定孔与折叠支架固定孔132-1、132-2，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在边框支撑边120上；采用两个遮光板折叠支架，将两个边框支撑边连接到遮光罩固定沿。

通过控制相邻折叠之间的夹角，控制折叠杆的长度；通过控制折叠杆长度，控制遮光板.遮盖光线的面接以及区域。

参见附图22。风源由风机三脚架150、轴流风机151、风机调速器152、风速仪153构成。风机调速器连接电源，轴流风机电源连接线连接到风机调速器，风机调速器控制轴流风机的风速；轴流风机安装在风机三脚架上；风速仪测量轴流风机出口的风速。本实施例中，风机三脚架：意大利曼富图摄影包公司生产，型号：MKBFRC4GTXP-BH；轴流风机：艾美特电器(深圳)有限公司，型号：DPT10-20A；风机调速器：上海德力西开关有限公司：产品型号：DTY-4000W；风速仪：深圳市句茂源科技有限公司，产品型号：GM8902+。

本发明的评测模具中，正多面体评测模具设有内接圆，分辨率评测模具内接圆上的评测图样与球形分辨率评测模具评测图样一致，为黑白相间评测图样，其红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255。色度评测图样与球形色度评测模具评测图样一致，为表1中所列64中评测图样。灰色评测模具内接圆上的评测图样与球形灰色评测模具评测图样一致，为灰色。

本发明在实际评测时，无人机操控正摄影或倾斜摄影。正摄时：

一机位：评测模具组合，外接圆圆心正上方；

二无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

三无人机操控：人工操控；

四：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

倾斜摄影时：

一倾斜角度：45度

二机位：评测模具组合各外接圆圆心与水平面45度方向；

三无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

四无人机操控：人工操控；

五：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

风源控制包括风速选择和轴流风机朝向；

风速选择：选择任意风速。本实施例选择如下几种风速测试：

风速1：0米/秒；风速2：1.5米/秒；风速3：3.3米/秒；风速4：5.4米/秒；

风速5：7.9米/秒；风速6：10.7米/秒；风速7：13.8米/秒。

轴流风机朝向：轴流风机轴向对准无人机；轴流风机轴向与水平面的角度设置为任意角度。实施例中，轴流风机轴向与水平面的角度分别为0度，45度，-45度。

光源控制：光照角度、照度、光阴

光照角度：反光面罩轴向对准模具外接圆圆心，反光面罩轴向与水平面的角度为任意角度；反光面罩距离调节为光线覆盖评测模具各组合外接圆区域；

照度采用任意照度；

光阴：光阴效果由遮光板产生；通过遮光板遮罩面积，产生任意光阴效果；

所述无人机操控、风源控制、光源控制在测评是采用任意组合。

实施例组合类型如下：

一光源组合：

光强组合：四种：最大照度；1/2照度；1/4照度；1/8照度；

光阴组合：四种：遮光板采用：不遮罩；遮罩1/4；遮罩1/2；遮罩3/4；

光照角度组合：二种：反光面罩轴向与水平面的角度为：45度；90度；

光源采用上述光强、光阴、光照角度组合，总共组合形态：32种。

二风源组合

风速组合：七种：风速1：0米/秒；风速2：1.5米/秒；风速3 3.3米/秒；风速4：5.4米/秒；风速5：7.9米/秒；风速6：10.7米/秒；风速7：13.8米/秒。

风向组合：三种：轴流风机轴向与水平面的角度分别为0度，45度，-45度。

风源组合方式：21种。

三摄影方式组合：两种：正射，倾斜

四合计组合方式：32×21×2＝1344种

在各种评价组合下拍摄数据，针对每种评价组合进行评测，评测参数计算过程包括数据预处理以、像素序列提取、黑白分辨率、灰度评价参数计算和色彩评价参数计算，其中，色彩评价参数计算含色相H、亮度L、饱和度S计算和色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算；

数据预处理：

一评测区域

对于球形评测模具：针对上端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面能够拍出完整评测图像的区域作为评测区域；

对于正四面体、正六面体、正十二面体、正二十面体评测模具：针对能够拍摄完整评测图像的面作为评测区域。

二数据预处理以平行于照片底边为其中一条边，做矩形，提取评测图像，矩形的四条边为评测图像的切线；设宽度方向包含的像素为n个，高度方向包含的像素为m个,且n大于等于m；用i表行，j表示列；i为整数，取值为1、2、3、……、m；j为整数，取值为1、2、3、……、n；

图片左上角为第1行第1列；右下角为第m行第n列第i行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RI(i,j)；绿色分量：GI(i,j)；蓝色分量：BI(i,j)；

如果m等于n：对评测图像不需进行转换；

如果m小于n，按如下方法转换图像，转换后的图像，宽度方向为n个像素，高度方向为n个像素；k为整数，为1、2、3、……、n；

转换后的图片左上角为第1行第1列；右下角为第n行第n列；

转换后的第k行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RO(k,j)；绿色分量：GO(k,j)；蓝色分量：BO(k,j)；

对所提取的评测图像进行如下转换：

(1)第一步：计算m除以(n-m)，设x为m除以(n-m)的整数部分；

(2)第二步：q＝0；p＝0；r＝0；

(3)第三步：q＝q+1；p＝p+1；

RO(q,j)＝RI(q-r,j)；GO(q-r,j)＝GI(q,j)；BO(q,j)＝BI(q-r,j)；

J取值为1、2、3、……、n；

(4)第四步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第五步；

(5)第五步：判断p是否等于x；P等于x，进入第六步；p不等于x，转入第三步；(6)第六步：p＝0；q＝q+1；r＝r+1；

RO(q,j)＝(RI(q-1,j)+RI(q,j))/2；

GO(q,j)＝(GI(q-1,j)+GI(q,j))/2；

BO(q,j)＝(BI(q-1,j)+BI(q,j))/2；J取值为1、2、3、……、n；

(7)第七步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第三步；

(8)第八步：转换结束。

对转换后的彩色像素进行灰度计算，计算得到的图像用Igr表示：

GR(k，j)＝RO(k，j)×0.299+GO(k，j)×0.587+BO(k，j)×0.114；

计算得到的值取整；

像素序列提取方法：设n除以2，取整为N50；n除以4，取整为N25；提取半径RN的像素序列,RN小于N50，行号用row表示，列号用col表示：像素序列用a表示，a＝1,2,3,4,5，……

(1)第一步a＝1；temp＝0；xa＝0；

(2)第二步：col(a)＝N50–RN+xa；

(3)第三步：计算对Vx取整数；

(4)第四步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入第七步；大于1，则令t＝Vx-temp，进入第五步；

(5)第五步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(6)第六步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；进入第五步；否则，进入第七步；

(7)第七步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(8)第八步：如果xa大于RN,则转到第九步；否则转到第二步；

(9)第九步：col(a)＝N50–RN+xa，计算对Vx取整数；

(10)第十步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入第十三步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第十一步；

(11)第十一步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(12)第十二步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp-1；进入第十一步；否则，进入第十三步；

(13)第十三步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(14)第十四步：如果xa大于2RN,则转到第十五步；否则转到第九步；

(15)第十五步：xa＝xa-1

(16)第十六步：col(a)＝N50–RN+xa，计算对Vx取整数；

(17)第十七步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50+Vx，进入第二十步；大于1，则令t＝Vx-temp，进入第十八步；

(18)第十八步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(19)第十九步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；进入第十八步；否则，进入第二十步；

(20)第二十步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1

(21)第二十一步：如果xa等于RN,则转到第二十二步；否则转到第十六步；

(22)第二十二步：col(a)＝N50–RN+xa，计算对Vx取整数；

(23)第二十三步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-+Vx，进入第二十六步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第二十四步；

(24)第二十四步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(25)第二十五步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp-1；进入第二十四步；否则,进入第二十六步；

(26)第二十六步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1；

(27)第二十七步：如果xa大于零,则转到第二十二步；否则转到第二十八步；

(28)第二十八步：cntA＝a；程序结束；

黑白分辨率：

(1)第一步：RN＝80；

(2)第二步：根据像素序列提取方法，计算像素序列的行列序列：col(a)，row(a)，计算cntA；cntA为序列的长度；

(3)第三步：从灰度图像Igr中，提取像素序列，像素序列用SI(b)表示，b＝0、1、2、3、……、cntA；SI(b)＝Igr(row(b),col(b))

(4)第四步：令HIS(c)＝0,c＝0、1、2、3、……、255；d＝1；

(5)第五步：HIS(SI(d))＝HIS(SI(d))+1；

(6)第六步：d＝d+1

(7)第七步：判断d是否小于等于cntA？是：进入第五步；否：进入第八步；

(8)第八步：SumL＝0，SumR＝0；cntL＝0；cntR＝255；

(9)第九步：SumL＝SumL+HIS(cntL)；SumR＝SumR+HIS(cntR)；

(10)第十步：判断SumL是否大于SumR，是则cntR＝cntR-1，SumR＝SumR+HIS(cntR)；否：

则cntL＝cntL+1，SumL＝SumL+HIS(cntL)；

(11)第十一步：判断cntL是否大于cntR：是，则进入第十二步；否，进入第十步；

(12)第十二步：d＝1,MaxLV＝HIS(0)；MaxL＝0；

(13)第十三步：判断HIS(d)是否大于MaxLV；是：MaxLV＝HIS(d),MaxL＝d；进入第十四步；否：进入第十四步；

(14)第十四步：d＝d+1；

(15)第十五步：判断d是否大于cntL，如果是，则进入第十六步；如果否，则进入第十三步；

(16)第十六步：d＝254,MaxRV＝HIS(255)；MaxR＝255；

(17)第十七步：判断HIS(d)是否大于MaxRV；是：MaxRV＝HIS(d),MaxR＝d；进入第十八步；否：进入第十八步；

(18)第十八步：d＝d-1，进入第十九步；

(19)第十九步：判断d是否大于cntL，否，则进入第二十步；是，则进入第十七步；

(20)第二十步：d＝1；StepL＝0.5(MaxL+cntL)；stepR＝0.5(MaxR+cntL)；f＝0；cntINV＝0；(21)第二十一步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1进入第二十六步；否，进入第二十二步；

(22)第二十二步：SI(d)是否大于stepR？是：f＝1进入第二十三步；否，进入第二十一步；

(23)第二十三步：d＝d+1

(24)第二十四步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十五步；

(25)第二十五步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十六步；否，进入第二十三步；

(26)第二十六步：d＝d+1；

(27)第二十七步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十八步；

(28)第二十八步：SI(d)是否大于stepR？如果是：f＝1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十三步；如果否，进入第二十六步；

(29)第二十九步：判断cntINV是否大于62；如果是进入第三十步；如果否，则RN＝RN+1，进入第二步；

(30)第三十步：黑白分辨率为RN对应的像素值；

(31)第三十一步：程序结束。

灰度评价参数计算:

对于灰度评测摸具对应的图片，进行灰度评价参数计算；灰度评价参数指标有：灰度完整性，用WZgr表示；各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示；色区灰度偏差，用GRPC(a)表示；

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

(4)第四步：计算GRgr(a)＝Rgr(a)×0.299+Ggr(a)×0.587+Bgr(a)×0.114，a＝1、2、3、…64，

(5)第五步：计算灰度完整性，用WZgr表示,WZgr＝(GRgr(64)-GRgr(1))/252；

(6)第六步：计算各色区颜色分量校正值，红色分量用RJZgr(a)表示，绿色分量用GJZgr(a)表示，蓝色分量用BJZgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RJZgr(a)＝252×(Rgr(a)–Rgr(1))/(Rgr(64)–Rgr(1))；

GJZgr(a)＝252×(Ggr(a)–Ggr(1))/(Ggr(64)–Ggr(1))；

BJZgr(a)＝252×(Bgr(a)–Bgr(1))/(Bgr(64)–Bgr(1))；

(7)第七步：计算各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RPCgr(a)＝|RJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值

(8)第八步：计算各色区灰度校正值，用GRJZ(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRJZgr(a)＝(GRgr(a)–GRgr r(1))/WZgr；

(9)第九步：计算各色区灰度偏差，用GRPC(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRPC(a)＝|GRJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值。

色彩评价参数计算：

对于色度评测模具对应的图片，进行色彩评价参数计算；色彩评价参数指标有：色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差；

色相H、亮度L、饱和度S计算：找出评测像素红色分量R、绿色分量G、蓝色分量B中间的最大值与最小值，设其为max、min，则RGB颜色空间转HSL颜色空间的计算方法如下:

(1)色相H的计算:

当max＝min时，H＝0；当max＝R，且G大于等于B时，H＝60×(G-B)/(max-min)；

当max＝R，且G小于B时，H＝360+60×(G-B)/(max-min)；

当max＝G时：H＝120+60×(B-R))/(max-min)；

当max＝B时：H＝240+60×(R-G))/(max-min)；

(2)亮度L计算：L＝(max+min)/2

(3)饱和度S计算

当L＝0或者max＝min时：S＝0；

当L大于零且小于等于0.5时：S＝0.5×(max-min)/L

当L大于0.5时：S＝0.5×(max-min)/(1-L)

色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算方法：

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64；

(4)第四步：根据表1“评测区涂色”，计算1-64号色区；的标准色相、标准饱和度、标准亮度L

(5)根据Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)，计算测量色相H、测量亮度L、测量饱和度S；(6)根据每个色区的测量色相与标准色相，测量饱和度与标准饱和度，测量亮度L-标准亮度L计算色相偏差、饱和度偏差、亮度偏差，

色相偏差＝测量色相H-标准色相，

饱和度偏差＝测量饱和度S-标准饱和度，

亮度偏差＝测量亮度L-标准亮度L。

Claims (8)

1.一种环境因素对空三摄影影响实验装置，其特征在于：实验装置由评测模具组合(4)、倾斜摄影无人机(1)、光源(2)、风源(3)组成；评测模具组合由十五个评测模具构成，含球形评测模具、正多面体评测模具；球形模具包括：球形分辨率评测模具(11)，球形色度评测模具(12)，球形灰度评测模具(21)；正多面体评测模具包括：正四面体分辨率评测模具(13)，正四面体色度评测模具(14)，正六面体分辨率评测模具(15)，正六面体色度评测模具(16)，正十二面体分辨率评测模具(17)，正十二面体色度评测模具(18)，正二十面体分辨率评测模具(19)，正二十面体色度评测模具(20)；正四面体灰度评测模具(22)；正六面体灰度评测模具(23)；正十二面体灰度评测模具(24)；正二十面体灰度评测模具(25)：十五个评测模具采用任意方式摆放在一个平面；

正多面体评测模具各面有内接圆；

球形评测模具为半径为R的球体，球形评测模具球体的外表面称为球面，球体按照上、下、左、右、前、后划分为上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面；将每一个评测球面划分为64个区域，称为评测区；

球形评测模具球体的评测区与正多面体评测模具各面内接圆上分别涂上分辨率评测图样、色度评测图样和灰度评测图样；

光源(2)由三脚架(50)、反光面罩(51)、可调灯座(52)、试验灯(53)构成；三脚架用于固定反光面罩；可调灯座安装在反光面罩上，用于将试验灯放置在合适位置，并为试验灯提供电源以及电源连接座；反光面罩用于将试验灯的光反射，照到被拍摄的模具上；试验灯用于发出需要照度和色温的光，所发的光被反光面罩照射到被拍摄摸具上；

风源由风机三脚架(150)、轴流风机(151)、风机调速器(152)、风速仪(153)构成；风机调速器(152)连接电源，轴流风机(151)电源连接线连接到风机调速器，由风机调速器(152)控制轴流风机(151)的风速；轴流风机安装在风机三脚架(150)上；风速仪(153)测量轴流风机出口的风速。

2.如权利要求1所述的环境因素对空三摄影影响实验装置，其特征在于：对于球形分辨率评测模具，在各评测球区的64个色区，涂分辨率评测图样，分辨率评测图样为黑白相间的颜色；

对于球形色度评测模具，在评测区涂色的64个色区，涂色度评测图样，色度评测图样为1-64号不同颜色；

对于球形灰度评测模具，在各评测球区的64个色区涂灰度评测图样，灰度评测图样为灰色；

正多面体分辨率评测模具中，正四面体分辨率评测模具为正四面体、正六面体分辨率评测模具为正六面体、正十二面体分辨率评测模具为正十二面体、正二十面体分辨率评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有分辨率评测图样；分辨率评测图样为黑白相间的颜色；

正多面体色度评测模具中，正四面体色度评测模具为正四面体、正六面体色度评测模具为正六面体、正十二面体色度评测模具为正十二面体、正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆涂有色度评测图样,色度评测图样为1-64号不同颜色；

正多面体灰度评测模具中，正四面体灰度评测模具为正四面体，正六面体色度评测模具为正六面体，正十二面体色度评测模具为正十二面体，正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面各面的内接圆涂有灰度评测图样，灰度评测图样为灰色。

3.权利要求1所述的环境因素对空三摄影影响实验装置，其特征在于：光源(2)的反光面罩(51)形状为一个旋转抛物面，含罩体(60)、固定柄(61)、反光层(64)、遮光罩固定沿(63-1、63-2)和遮光板；

反光层(64)为反光材料，贴在反光面罩(51)内侧；设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆(70)，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽(73-1、73-2、73-3)，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：每个调节杆安装槽两侧，均有四个调节杆定位孔(74-1a、74-1b、74-1c、74-1d)、(74-2a、74-2b、74-2c、74-2d)、(74-31a、74-3b、74-3c、74-3d)；遮光罩固定沿(63-1、63-2)为圆环形，连接在反光面罩(51)底端，其所在平面与直线AO垂直；在遮光罩固定沿(63-1、63-2)上有两个遮光板固定孔(75-1、75-2)，两个遮光罩固定孔的连线通过遮光罩固定沿的圆心；

可调灯座(52)由试验灯安装板(80)、调节杆(90)组成；试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔，用于安装试验灯；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接有三个调节杆安装口(81-1、81-2、81-3)；调节杆安装口为U形，由左侧安装支架(85)、右侧安装支架(86)、底部固定板(87)构成；左侧安装支架(85)、右侧安装支架(86)、底部固定板(87)为一个整体；左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有一个定位固定孔(88)；

调节杆由调节杆柱状端(91)和调节杆扁平端(92)构成，调节杆柱状端长度远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体；在调节杆扁平状外侧中部，有一个扁平端固定孔；扁平端固定孔直径与定位固定孔直径相同；调节杆(90)装入调节杆定位管(95)定位安装；

调节杆定位管(95)分为定位管本体(96)、定位管左侧限定座(98)、定位管右侧限定座(97)，在定位管右侧限定座上端设置有调节杆紧固螺孔(99)，调节杆紧固螺钉(100)将调节杆(90)紧固；调节杆紧固螺钉由紧固螺钉外丝(101)与紧固螺钉手柄(102)组合而成，紧固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔(99)匹配；紧固螺钉手柄用于旋转调节杆紧固螺钉；

定位管左侧限定座(98)、定位管右侧限定座(97)安装在调节定位杆限定板内，调节定位杆限定板用于将调节杆定位管限制在反光面罩；两端为限定板端侧(106-1、106-2)；中间为限定板中间部分(107)；限定板中间部分为拱形，用于限制定位管右侧限定座、定位管左侧限定座的活动范围。

4.权利要求3所述的环境因素对空三摄影影响实验装置，其特征在于：调节杆与可调灯座之间安装时，调节杆扁平端(92)插入到左侧安装支架(85)和右侧安装支架(86)中间，调节杆安装螺栓(110)依次穿过右侧安装支架定位固定孔(88-1)、扁平端固定孔(93)、左侧安装支架定位固定孔(88-2)后，用调节杆安装螺帽(112)和调节杆安装螺栓(110)拧紧，使得调节杆固定在调节杆安装口，且可灵活转动；

调节杆与反光面罩之间的安装时，调节杆(90)安装在定位管本体(96)内，

调节杆定位管(95)的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管(95)的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)固定在反光面罩上；固定时，定位管本体(96)嵌入调节杆安装槽，调节杆定位管的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分(107)，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔(105-1、105-2)与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)被调节定位杆限定板限制，能够绕着定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)的轴线转动；

可调灯座与调节杆的安装：三个调节杆的调节杆扁平端(92)通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端(91)分别穿过三个定位管本体(96)，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管(95)上；调节杆紧固螺钉拧松的时候，调节杆的调节杆柱状端(91)在调节杆定位管内滑动；调节杆紧固螺钉拧紧的时候，调节杆的调节杆柱状端(91)与调节杆定位管固定；

遮光版由遮光板边框和遮光板折叠支架构成；遮光板边框由一个边框侧边(120)、两个边框支撑边(121-1、121-2)、摄影用柔光布构成；边框侧边和边框支撑板均为长条形，长度相同，长度大于遮光罩固定沿的外径，两个边框支撑边在遮光板边框两端，与遮光板边框垂直连接；在两个边框支撑边的中间均有支撑边固定孔(122-1、122-2)；

摄影用柔光布裁剪为正方形，边长与边框侧边相同，其中三个边粘贴在边框侧边和两个边框支撑边，构成遮光板；

遮光板折叠支架由若干跟折叠杆体(130-1～130-6)连接而成；相邻折叠杆体采用螺栓与螺帽紧固，相邻折叠杆体之间的折叠杆体连接孔称为折叠杆体邻间连接孔(133-1～133-5)；螺栓穿过相邻折叠杆的折叠杆体邻间连接孔后，用螺帽紧固；最外的孔为折叠支架固定孔(132-1、132-2)，两个折叠支架固定孔一端对应支撑边固定孔(122-1、122-2)，一端对应遮光板固定孔(75-1、75-2)；遮光板折叠支架一端，螺栓穿过遮光板固定孔与折叠支架固定孔，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在遮光罩固定沿上；遮光板折叠支架另一端，螺栓穿过支撑边固定孔与折叠支架固定孔(132-1、132-2)，用螺帽紧固，使得遮光板折叠支架固定在边框支撑边(121)上；采用两个遮光板折叠支架，将两个边框支撑边连接到遮光罩固定沿。

5.一种环境因素对空三摄影影响实验装置的测评方法，其特征在于：球形评测模具为半径为R的球体；在球体上设置球体Z线(31)、球体X线(32)、球体Y线(33)；Z线(31)、球体X线(32)、球体Y线(33)穿过球心，彼此之间相互垂直；Z线为垂直方向，球体Z线与球面有两个交点：与上边球面的交点称为球体顶端(34)；与下边球面的交点称为球体底端(35)；

设球体X线为左右方向；设球体Y线为前后方向；

球体X线与球面有两个交点：与左边球面的交点称为球体左端(37)；与右边球面的交点称为球体右端(36)；

球体Y线与球面有两个交点：与前边球面的交点称为球体前端(39)；与后边球面的交点称为球体后端(38)；

在球体顶端(34)下方，距离球体顶端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面上边部分称为上端评测球面；

在球体底端(35)上方，距离球体底端0.28R，且与球体Z线垂直的平面将球面分割为上下两部分，分割平面下边部分称为下端评测球面；

在球体左端(37)右方，距离球体左端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面左边部分称为左端评测球面；

在球体右端(36)左方，距离球体右端0.28R，且与球体X线垂直的平面将球面分割为左右两部分，分割平面右边部分称为右端评测球面；

在球体前端(39)后方，距离球体前端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面前边部分称为前端评测球面；

在球体后端(38)前方，距离球体后端0.28R，且与球体Y线垂直的平面将球面分割为前后两部分，分割平面后边部分称为后端评测球面；

上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面面积、形状、涂色均相同，只是朝向不同；

球形评测模具的上端评测球面、下端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面均有1-64个色区，64个色区为测评区；

在上端评测球面将球体Z线垂直的底部小圆称为上端底部小圆，将上端底部小圆等分成64段等长的弧，共计64个分段点，称为等弧分段点；在上端测评球面上，连接球体顶端与64个等弧分段点的圆弧，将上端分辨率评测球面分割成64个扇面，将64个扇面称为64个区域，按顺时针方向将64个区域依次称为1号色区，2号色区……,64号色区，64个色区为测评区；

对于球形分辨率评测模具，在各评测球区的64个色区，分别涂色黑白相间的颜色；黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255；

对于球形色度评测模具，在评测区涂色的64个色区，分别涂色红色、绿色、蓝色分量不同的1-64号色；

对于球形灰度评测模具，在各评测球区的64个色区均涂色为灰色，第n号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝4(n-1)；

对于正四面体分辨率评测模具为正四面体、正六面体分辨率评测模具为正六面体、正十二面体分辨率评测模具为正十二面体、正二十面体分辨率评测模具为正二十面体，将各个正多面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形分别涂色黑白相间的颜色；黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255

对于正四面体色度评测模具为正四面体、正六面体色度评测模具为正六面体、正十二面体色度评测模具为正十二面体、正二十面体色度评测模具为正二十面体，各个正多面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形涂有红色、绿色、蓝色分量不同的1-64号色；

对于正四面体灰度评测模具为正四面体，正六面体色度评测模具为正六面体，正十二面体色度评测模具为正十二面体，正二十面体色度评测模具为正二十面体，正二十面体各面的内接圆等分为64个扇形，64个扇形涂有灰度评测图样，第n号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝4(n-1)。

6.如权利要求5所述的环境因素对空三摄影影响实验装置的测评方法，其特征在于：无人机操控包括正摄影、倾斜摄影，正摄时：

一 机位：评测模具 组合外接圆圆心正上方；

二 无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

三 无人机操控：人工操控；

四：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

倾斜摄影时：

一倾斜角度：45度

二机位：评测模具组合各外接圆圆心与水平面45度方向；

三 无人机高度：拍摄图片刚好包含所有模具的高度；

四 无人机操控：人工操控；

五：无人机离风源距离：保证无人机安全的最近距离；

风源控制包括风速选择和轴流风机朝向；

风速选择：选择任意风速；

轴流风机朝向：轴流风机轴向对准无人机；轴流风机轴向与水平面的角度设置为任意角度；

光源控制：光照角度、照度、光阴

光照角度：反光面罩轴向对准模具外接圆圆心，反光面罩轴向与水平面的角度为任意角度；反光面罩距离调节为光线覆盖评测模具组合各外接圆区域；

照度采用任意照度；

光阴：光阴效果由遮光板产生；通过遮光板遮罩面积，产生任意光阴效果；

所述无人机操控、风源控制、光源控制在测评是采用任意组合。

7.如权利要求6所述的环境因素对空三摄影影响实验装置的测评方法，其特征在于：测评控制组合为；

一光源组合：

光强组合：四种：最大照度；1/2照度；1/4照度；1/8照度；

光阴组合：四种：遮光板采用如下方式：不遮罩；遮罩1/4；遮罩1/2；遮罩3/4；

光照角度组合：二种：反光面罩轴向与水平面的角度为：45度；90度；

光源采用上述光强、光阴、光照角度组合，总共组合形态：32种；

二风源组合：

风速组合：七种：

风速1：0米/秒；风速2：1.5米/秒；风速3：3.3米/秒；风速4：5.4米/秒；

风速5：7.9米/秒；风速6：10.7米/秒；风速7：13.8米/秒；

风向组合：三种：轴流风机轴向与水平面的角度分别为0度，45度，-45度；

风源组合方式：21种

三摄影方式组合

两种：正射，倾斜

四合计组合：32×21×2＝1344种。

8.如权利要求5所述的环境因素对空三摄影影响实验装置的测评方法，其特征在于：在各种评价组合下拍摄数据，针对每种评价组合进行评测，评测参数计算过程包括数据预处理以、像素序列提取、黑白分辨率、灰度评价参数计算和色彩评价参数计算，其中，色彩评价参数计算含色相H、亮度L、饱和度S计算和色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算；

数据预处理：

一评测区域

对于球形评测模具：针对上端评测球面、左端评测球面、右端评测球面、前端评测球面、后端评测球面能够拍出完整评测图像的区域作为评测区域；

对于正四面体、正六面体、正十二面体、正二十面体评测模具：针对能够拍摄完整评测图像的面作为评测区域；

二数据预处理

以平行于照片底边为其中一条边，做矩形，提取评测图像，矩形的四条边为评测图像的切线；设宽度方向包含的像素为n个，高度方向包含的像素为m个,且n大于等于m；用i表行，j表示列；i为整数，取值为1、2、3、……、m；j为整数，取值为1、2、3、……、n；

图片左上角为第1行第1列；右下角为第m行第n列第i行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RI(i,j)；绿色分量：GI(i,j)；蓝色分量：BI(i,j)；

如果m等于n：对评测图像不需进行转换；

如果m小于n，按如下方法转换图像，转换后的图像，宽度方向为n个像素，高度方向为n个像素；k为整数，为1、2、3、……、n；

转换后的图片左上角为第1行第1列；右下角为第n行第n列；

转换后的第k行，第j列的像素颜色表达为：红色分量：RO(k,j)；绿色分量：GO(k,j)；蓝色分量：BO(k,j)；

对所提取的评测图像进行如下转换：

(1)第一步：计算m除以(n-m)，设x为m除以(n-m)的整数部分；

(2)第二步：q＝0；p＝0；r＝0；

(3)第三步：q＝q+1；p＝p+1；

RO(q,j)＝RI(q-r,j)；GO(q-r,j)＝GI(q,j)；BO(q,j)＝BI(q-r,j)；

J取值为1、2、3、……、n；

(4)第四步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第五步；

(5)第五步：判断p是否等于x；P等于x，进入第六步；p不等于x，转入第三步；

(6)第六步：p＝0；q＝q+1；r＝r+1；

RO(q,j)＝(RI(q-1,j)+RI(q,j))/2；

GO(q,j)＝(GI(q-1,j)+GI(q,j))/2；

BO(q,j)＝(BI(q-1,j)+BI(q,j))/2；J取值为1、2、3、……、n；

(7)第七步：判断q是否等于n；等于n，进入第八步；不等于n，则进入第三步；

(8)第八步：转换结束；

对转换后的彩色像素进行灰度计算，计算得到的图像用Igr表示：

GR(k，j)＝RO(k，j)×0.299+G O(k，j)×0.587+B O(k，j)×0.114；计算得到的值取整；

像素序列提取方法：设n除以2，取整为N50；n除以4，取整为N25；提取半

径RN的像素序列,RN小于N50，行号用row表示，列号用col表示：像素序列

用a表示，a＝1,2,3,4,5，……

(1)第一步a＝1；temp＝0；xa＝0；

(2)第二步：col(a)＝N50–RN+xa；

(3)第三步：计算对Vx取整数

(4)第四步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入第

七步；大于1，则令t＝Vx-temp，进入第五步；

(5)第五步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(6)第六步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；

进入第五步；否则，进入第七步；

(7)第七步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(8)第八步：如果xa大于RN,则转到第九步；否则转到第二步；

(9)第九步：col(a)＝N50–RN+xa，计算对Vx取整数；

(10)第十步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-Vx，进入

第十三步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第十一步；

(11)第十一步：row(a)＝N50-temp；a＝a+1；t＝t-1；

(12)第十二步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，

temp＝temp-1；进入第十一步；否则，进入第十三步；

(13)第十三步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa+1；

(14)第十四步：如果xa大于2RN,则转到第十五步；否则转到第九步；

(15)第十五步：xa＝xa-1

(16)第十六步：col(a)＝N50–RN+xa计算

对Vx取整数；

(17)第十七步：判断Vx-temp是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50+Vx，进入

第二十步；大于1，则令t＝Vx-temp，进入第十八步；

(18)第十八步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(19)第十九步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，temp＝temp+1；

进入第十八步；否则，进入第二十步；

(20)第二十步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1

(21)第二十一步：如果xa等于RN,则转到第二十二步；否则转到第十六步；

(22)第二十二步：col(a)＝N50–RN+xa

计算对Vx取整数；

(23)第二十三步：判断temp-Vx是否大于1；小于等于1，row(a)＝N50-+Vx，进入第二十六步；大于1，则令t＝temp-Vx，进入第二十四步；

(24)第二十四步：row(a)＝N50+temp；a＝a+1；t＝t-1；

(25)第二十五步：判断t是否大于1，大于1，col(a)＝N50–RN+xa，

temp＝temp-1；进入第二十四步；否则,进入第二十六步；

(26)第二十六步：temp＝Vx,a＝a+1；xa＝xa-1；

(27)第二十七步：如果xa大于零,则转到第二十二步；否则转到第二十八步；

(28)第二十八步：cntA＝a；程序结束；

黑白分辨率：

(1)第一步：RN＝80；

(2)第二步：根据像素序列提取方法，计算像素序列的行列序列：col(a)，row(a)，计算cntA；cntA为序列的长度

(3)第三步：从灰度图像Igr中，提取像素序列，像素序列用SI(b)表示，b＝0、

1、2、3、……、cntA；SI(b)＝Igr(row(b),col(b))；

(4)第四步：令HIS(c)＝0,c＝0、1、2、3、……、255；d＝1；

(5)第五步：HIS(SI(d))＝HIS(SI(d))+1；

(6)第六步：d＝d+1

(7)第七步：判断d是否小于等于cntA？是：进入第五步；否：进入第八步；

(8)第八步：SumL＝0，SumR＝0；cntL＝0；cntR＝255；

(9)第九步：SumL＝SumL+HIS(cntL)；SumR＝SumR+HIS(cntR)；

(10)第十步：判断SumL是否大于SumR，是则cntR＝cntR-1，SumR＝SumR+HIS(cntR)；

否：则cntL＝cntL+1，SumL＝SumL+HIS(cntL)；

(11)第十一步：判断cntL是否大于cntR：是，则进入第十二步；否，进入第十步；

(12)第十二步：d＝1,MaxLV＝HIS(0)；MaxL＝0；

(13)第十三步：判断HIS(d)是否大于MaxLV；是：MaxLV＝HIS(d),MaxL＝d；进入第十四步；否：进入第十四步；

(14)第十四步：d＝d+1；

(15)第十五步：判断d是否大于cntL，如果是，则进入第十六步；如果否，则进入第十三步；

(16)第十六步：d＝254,MaxRV＝HIS(255)；MaxR＝255；

(17)第十七步：判断HIS(d)是否大于MaxRV；是：MaxRV＝HIS(d),MaxR＝d；进入第十八步；否：进入第十八步；

(18)第十八步：d＝d-1，进入第十九步；

(19)第十九步：判断d是否大于cntL，否，则进入第二十步；是，则进入第十七步；

(20)第二十步：d＝1；StepL＝0.5(MaxL+cntL)；stepR＝0.5(MaxR+cntL)；f＝0；cntINV＝0；

(21)第二十一步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1进入第二十六步；否，进入第二十二步；

(22)第二十二步：SI(d)是否大于stepR？是：f＝1进入第二十三步；否，进入第二十一步；

(23)第二十三步：d＝d+1

(24)第二十四步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十五步；

(25)第二十五步：SI(d)是否小于stepL？是：f＝-1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十六步；否，进入第二十三步；

(26)第二十六步：d＝d+1；

(27)第二十七步：判断d是否大于cntA？是，进入第二十九步；否，进入第二十八步；

(28)第二十八步：SI(d)是否大于stepR？如果是：f＝1，cntINV＝cntINV+1；进入第二十三步；如果否，进入第二十六步；

(29)第二十九步：判断cntINV是否大于62；如果是进入第三十步；如果否，则RN＝RN+1，进入第二步；

(30)第三十步：黑白分辨率为RN对应的像素值

(31)第三十一步：程序结束；

灰度评价参数计算:

对于灰度评测摸具对应的图片，进行灰度评价参数计算；灰度评价参数指标有：灰度完整性，用WZgr表示；各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示；色区灰度偏差，用GRPC(a)表示；

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

(4)第四步：计算：GRgr(a)＝Rgr(a)×0.299+Ggr(a)×0.587+Bgr(a)×0.114，a＝1、2、3、……、64，

(5)第五步：计算灰度完整性，用WZgr表示,WZgr＝(GRgr(64)-GRgr(1))/252；

(6)第六步：计算各色区颜色分量校正值，红色分量用RJZgr(a)表示，绿色分量用GJZgr(a)表示，蓝色分量用BJZgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RJZgr(a)＝252×(Rgr(a)–Rgr(1))/(Rgr(64)–Rgr(1))

GJZgr(a)＝252×(Ggr(a)–Ggr(1))/(Ggr(64)–Ggr(1))

BJZgr(a)＝252×(Bgr(a)–Bgr(1))/(Bgr(64)–Bgr(1))

(7)第七步：计算各色区颜色分量偏差，红色分量用RPCgr(a)表示，绿色分量用GPCgr(a)表示，蓝色分量用BPCgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

RPCgr(a)＝|RJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值

(8)第八步：计算各色区灰度校正值，用GRJZ(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRJZgr(a)＝(GRgr(a)–GRgr r(1))/WZgr；

(9)第九步：计算各色区灰度偏差，用GRPC(a)表示，a＝1、2、3、……、64，

GRPC(a)＝|GRJZgr(a)-4(a-1)|；符号“||”表示取绝对值；

色彩评价参数计算：

对于色度评测模具对应的图片，进行色彩评价参数计算；色彩评价参数指标有：色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差；

色相H、亮度L、饱和度S计算：找出评测像素红色分量R、绿色分量G、蓝色分量B中间的最大值与最小值，设其为max、min，则RGB颜色空间转HSL颜色空间的计算方法如下:

(1)色相H的计算:

当max＝min时，H＝0；当max＝R，且G大于等于B时，H＝60×(G-B)/(max-min)；

当max＝R，且G小于B时，H＝360+60×(G-B)/(max-min)；

当max＝G时：H＝120+60×(B-R)/(max-min)；

当max＝B时：H＝240+60×(R-G)/(max-min)；

(2)亮度L计算：L＝(max+min)/2

(3)饱和度S计算

当L＝0或者max＝min时：S＝0；

当L大于零且小于等于0.5时：S＝0.5×(max-min)/L

当L大于0.5时：S＝0.5×(max-min)/(1-L)

色相偏差，亮度偏差，饱和度偏差计算方法：

(1)第一步：采用人工方法判别64个色区；

(2)第二步：人工在每个色区选择一个矩形区域；提取矩形区域每个像素的红色分量，绿色分量，蓝色分量；

(3)第三步：分别计算每个色区的红色分量，绿色分量，蓝色分量平均值，用Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)表示，a＝1、2、3、……、64；

(4)第四步：计算1-64号色区的标准色相、标准饱和度、标准亮度L，

(5)根据Rgr(a),Ggr(a),Bgr(a)，计算测量色相H、测量亮度L、测量饱和度S；

(6)根据每个色区的测量色相与标准色相，测量饱和度与标准饱和度，测量亮度L-标准亮度L计算色相偏差、饱和度偏差、亮度偏差，

色相偏差＝测量色相H-标准色相，

饱和度偏差＝测量饱和度S-标准饱和度，

亮度偏差＝测量亮度L-标准亮度L。