無人機影像抵消角元素的實現方法

張濤

摘要：本文提出一種基于透視變換的無人機影像抵消角元素的實現方法即保持透視光線不變，自主開發軟件來自動實現無人機影像俯仰角，側翻角和旋轉角元素歸零處理。

關鍵詞：無人機影像；透視變換；角元素；俯仰角；側翻角；旋轉角；歸零處理

1概述

在低空遙感領域，無人機低空航攝在地形圖測繪項目中的應用越來越廣泛。由于無人機航攝系統自重小，自穩性能差，載重有限制，很少有設備能夠加裝航攝穩定云臺，這極易導致無人機平臺上拍攝的影像角元素偏大。比照在傳統的常規航空攝影測量項目中，嚴格要求主光軸垂直向下攝影，角元素超限的影像即視為有缺陷的影像，對于用于立體測量的影像更是嚴格要求了旋偏角的限差。針對這種現狀，從工程實際應用需求出發，本文提供一種基于透視變換，通過自主開發軟件對無人機影像角元素進行歸零處理的實現方法。

2實現的工作流程

工作流程框圖如下：

3實現的算法原理

具體的算法步驟如下：（1）根據上述公式分析計算測區所有傾斜影像改正水平后的有效區域。（2）選取有效區中最大值，確定為全區影像統一的影像寬和高。（3）依據統一的影像寬和高參數對各個進行透視變換和數字影像插值處理。

4自主開發軟件的使用簡介

4.1自主開發的軟件

本方案通過基于VC++6.0，OPENCV和GDAL/OGR自主開發數據處理軟件來實現。影像的讀取，存儲Erdas imagine格式采用GDAL庫，TIF，BMP，JPG，PNG影像格式采用OPENCV庫，影像的插值處理和透視變換等其它專業影像處理算法為提高處理效率和兼容性均采用底層開發。軟件主界面如下：

4.2讀取影像外方位元素信息創建傾斜影像改水平影像任務表

程序讀入影像外方位元素文件創建傾斜影像改水平影像任務表。

影像外方位元素文件格式為：

影像名

影像編號

Xs

Ys

ZsOmega（度）Phia（度）

Kappa（度）

4.3創建傾斜影像改水平影像集群處理任務表

利用4.2步驟得到的全測區原始傾斜影像改水平影像集群處理任務表。任務表采用shapefile文件進行記錄，shapefile文件屬性表中包含程序通過分析全區所有影像之后確定的各張影像對應的處理參數指標。

4.4執行全測區傾斜影像改水平批處理

讀取4.3步驟程序自動生成的傾斜影像改水平集群處理任務表，程序自動運行處理所有影像完成本流程所有處理任務，程序支持中斷接續處理和局域網多PC并行處理。

4.5處理結果

結束語：本文提出一種通過自主開發軟件抵消無人機航拍影像傾斜角元素的實現方法，是基于攝影測量保持透視光線不變原理在航測數據處理實務中的具體應用。本文提供的方法在工程中可以顯著改進無人機航拍影像的角元素指標，為大旋偏影像立體像對構建問題提供簡便的方法。缺點在于引入數據冗余，增加硬件計算和存儲負擔，但是這種矛盾在可預期的計算機硬件升級換代中逐步會被消彌。endprint