獲取航拍像片的外方位元素的方法技術

本發明專利技術涉及獲取航拍像片的外方位元素的方法，包括：對預先獲取的第一夾角數據組成的旋轉矩陣進行橢球修正及投影得到第二夾角數據組成的旋轉矩陣；通過第二夾角數據組成的旋轉矩陣得到第二夾角數據，將第二夾角數據作為外方位元素的三個角元素；獲取第一空間偏移；第二夾角數據組成的旋轉矩陣將第一空間偏移轉換為第二空間偏移；獲取GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標；通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，轉換為攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，將攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標作為外方位元素的三個線元素。該方法誤差較小，能夠得到較高精度的外方位元素。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，包括：對預先獲取的第一夾角數據組成的旋轉矩陣進行橢球修正及投影得到第二夾角數據組成的旋轉矩陣；通過第二夾角數據組成的旋轉矩陣得到第二夾角數據，將第二夾角數據作為外方位元素的三個角元素；獲取第一空間偏移；第二夾角數據組成的旋轉矩陣將第一空間偏移轉換為第二空間偏移；獲取GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標；通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，轉換為攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，將攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標作為外方位元素的三個線元素。該方法誤差較小，能夠得到較高精度的外方位元素。【專利說明】
本專利技術涉及攝影測量領域，具體而言，涉及。
技術介紹
外方位元素是確定攝影光束在物方的幾何關系的基本數據，用于表征攝影光束在攝影瞬間的空間位置。外方位元素具體包括:三個角元素，用于表達像片面的空間姿態；以及三個直線元素，用于描述攝影中心的空間坐標值。航拍像片的外方位元素可以用于提高航拍像片的匹配效率。因為航拍像片在匹配時，需要將兩張航拍像片(一般稱為左片和右片)進行比較，如果沒有影像的外方位元素，針對左片上的一個特征點，需要遍歷右片的整張影像來尋找左片的同名點進行匹配。而如果航拍像片內包含了外方位元素，則根據航拍像片的外方位元素，可以恢復攝影瞬間兩張航拍像片的相對位置關系；針對左片上的一個特征點，根據外方位元素就可以確定右片上同名點的大體范圍，只需要在這個范圍內搜索，就可以快速搜索到同名點，所以外方位元素的精度，對于航拍像片的匹配效率有很大影響，外方位元素的精度越高，匹配時，需要搜索的范圍就越小，航拍像片匹配的效率就越高。現有外方位元素的獲取是通過定位定姿系統(Position and OrientationSystem, POS )實現。POS包括全球定位系統(Global Positioning System, GPS)和慣性測量單兀(Inertial measurement unit, I MU),由于POS系統能實時獲取GPS天線中心的位置和IMU的姿態信息，從而可以根據GPS天線中心的位置和IMU的姿態信息計算得到影像的外方位元素。目前POS系統獲取航拍像片的外方位元素的具體方法為:獲取第一夾角數據組成的旋轉矩陣，第一夾角數據為航拍像片在航拍瞬間的像空間坐標系與國際通用地心坐標系的夾角數據，第一夾角數據組成的旋轉矩陣通過傳感器本體坐標系與像空間坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣、慣性測量單元IMU本體坐標系與傳感器本體坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣、導航坐標系與IMU本體坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣、國際通用地心坐標系與導航坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣獲??；對第一夾角數據組成的旋轉矩陣進行投影，得到像空間坐標系與國際通用地面測量坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣，通過像空間坐標系與國際通用地面測量坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣獲取像空間坐標系與國際通用地面測量坐標系的夾角數據并將其作為外方位元素的三個角元素；獲取GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標系的空間偏移；通過像空間坐標系與國際通用地面測量坐標系的夾角數據組成的旋轉矩陣，將GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標系的空間偏移轉換為GPS天線相位中心與攝影中心在國際通用地面測量坐標系的空間偏移；獲取GPS天線相位中心在國際通用地面測量坐標系中的坐標；通過GPS天線相位中心與攝影中心在國際通用地面測量坐標系的空間偏移，將GPS天線相位中心在國際通用地面測量坐標系中的坐標，轉換為攝影中心在國際通用地面測量坐標系中的坐標，將攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標作為外方位元素的三個線元素。在執行上述方法的時候，專利技術人發現現有技術中至少存在如下問題:采用上述方法獲取的航拍像片的外方位元素，應用GPS天線相位中心的位置和IMU的姿態信息，在國際通用地面測量坐標系內進行計算得到的外方位元素，計算出的坐標為航拍像片所對應的地面點在國際通用坐標系中的坐標，而不同國家的攝影測量所需要的成果一般是建立在各自國家的地面測量坐標系下的，由于數據處理的坐標系與攝影測量成果所需的坐標系不同，將航拍像片所對應的地面點在國際通用坐標系中的坐標作為航拍像片在特定國家地面測量坐標系中的坐標，誤差較大，即得到的航拍像片的外方位元素精度較低。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供高航拍像片的外方位元素精度的方法，以解決上述的問題。在本專利技術的實施例中提供了，包括:對預先獲取的第一夾角數據組成的旋轉矩陣進行橢球修正及投影得到第二夾角數據組成的旋轉矩陣；通過第二夾角數據組成的旋轉矩陣得到第二夾角數據，第二夾角數據為像空間坐標系對預定國家地面測量坐標系的夾角數據，將第二夾角數據作為外方位元素的三個角元素；獲取第一空間偏移，第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標系的空間偏移；通過第二夾角數據組成的旋轉矩陣，將第一空間偏移轉換為第二空間偏移，第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預定國家地面測量坐標系的空間偏移；獲取GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標；通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，轉換為攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，將攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標作為外方位元素的三個線元素。本專利技術上述實施例的，將POS數據在國際通用地心坐標系的數據進行橢球修正及投影，得到航拍像片在預定國家地面測量坐標系中的外方位元素，由于進行了橢球修正并進行投影，使數據處理的坐標系與攝影測量成果所需的坐標系相同，誤差較小，從而提高了外方位元素的精度，能夠得到較高精度的外方位元素?！緦＠綀D】【附圖說明】圖1示出了本專利技術的中的像空間坐標系的示意圖；圖2示出了專利技術的的第一種實施例的示意圖；圖3示出了本專利技術的的第二種實施例的示意圖；圖4示出了本專利技術的的第三種實施例的示意圖；圖5示出了本專利技術的中的GPS天線相位中心A和攝影中心S在像空間坐標系的偏移轉換到地面測量坐標系的偏移的示意圖。【具體實施方式】名詞解釋:攝影測量:是對研究的物體進行攝影、量測和解譯所獲得的影像，獲取被攝物體的幾何信息和物理信息的一門科學和技術。外方位元素:又稱像片外定向元素。確定攝影光束在物方的幾何關系的基本數據。用于表征攝影光束在攝影瞬間的空間位置，外方位元素有6個，包括三個線元素和三個角元素。三個線元素是指在攝影瞬間，攝影中心S在地面測量坐標系中的坐標，一般用(XS，YS，ZS)表示。三個角元素是描述像片在攝影瞬間的空間姿態參數，也就是像空間坐標系到地面測量坐標系的三個偏角，一般用.⑴A.、.表不。POS系統:定位定姿系統，主要包括兩個關鍵組成部分，GPS和IMU’ GPS用來測位置，MU用來測姿態。GPS:全球定位系統，利用GPS定位衛星，在全球范圍內實時進行定位的系統。GPS天線相位中心是指GPS天線的電磁中心。MU:慣性測量單元，測量物體三軸姿態角(或角速率)以及加速度的裝置，它能獲取運動物體的三個姿態角，Θ為俯仰角(pitch)，MU與水平線的夾角數據；Φ為側滾角(roll), IMU與水平線的夾角數據；俯仰角和側滾角的區別是俯仰角是運動物體的運本文檔來自技高網...

【技術保護點】
獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，包括：對預先獲取的第一夾角數據組成的旋轉矩陣進行橢球修正及投影得到第二夾角數據組成的旋轉矩陣；通過所述第二夾角數據組成的旋轉矩陣得到第二夾角數據，所述第二夾角數據為像空間坐標系對預定國家地面測量坐標系的夾角數據，將所述第二夾角數據作為外方位元素的三個角元素；獲取第一空間偏移，所述第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標系的空間偏移；通過所述第二夾角數據組成的旋轉矩陣，將所述第一空間偏移轉換為第二空間偏移，所述第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預定國家地面測量坐標系的空間偏移；獲取所述GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標；通過所述第二空間偏移，將所述GPS天線相位中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，轉換為攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標，將所述攝影中心在預定國家地面測量坐標系中的坐標作為外方位元素的三個線元素。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李英成，丁曉波，劉沛，劉飛，李會娟，
申請(專利權)人：中測新圖北京遙感技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：