CN102706331B - 航拍测绘图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航拍测绘图像校正方法，首先在被测区域内设置两个参照点，并测得二者之间的水平距离；根据目标比例尺以及测得的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离；对被测区域进行航拍，并对航拍获取的图片进行拼接，从而取得整体的该被测区域的原始影像图，并且测得两个原始影像点之间的实然距离；计算应然距离与实然距离的比值，并根据该比值对原始影像图进行缩放，从而得到最终影像图。本发明在无需按照准确航拍高度的情况下，即可获得目标比例尺的影像图，降低了对飞机航拍高度的精度要求，使操作更加简易。

Description

航拍测绘图像校正方法

技术领域

本发明涉及航拍测绘领域，尤其是一种适用于无人机以及载人机使用的航拍测绘图像比例校正方法。

背景技术

航拍又称空中摄影或航空摄影，是指从空中拍摄地球地貌，获得俯视图。现阶段，航拍技术已经被普遍运用于各个领域，对于不同的领域，拍摄所要求的效果也不尽相同。如大型群体活动、电视、电影、城市安防巡视，通常要求清晰稳定的实时视频图像，而且拍摄时需要定点拍摄，因此使用直升机航拍较为适宜；对于土地监测、森林防火、电力巡线等，也是要求清晰稳定的实时视频图像，由于巡逻的范围比较大，因此，使用固定翼无人机效率会高一些，需定点监测时，一般使用盘巡实现监测。

对于测绘、交通勘测设计、水利勘测设计、小城镇规划设计等，需要得到可以用以制作地图的、有严格比例尺和精度要求的照片，目前还是以无人机为主，以载人机为辅，其中无人机包括固定翼无人机和无人直升机。该领域采用的固定翼无人机具有平飞速度快、效率高的特点，并且机身小巧、结构简单，由人工遥控送飞，地面工作站操控自主飞行拍摄；直升机可以垂直起降，能够进行空中悬停、侧飞、后退飞等动作，很少受到场地起降的限制，在建筑物周围的也能安全飞行拍摄；另一方面，直升机飞行速度可以很慢，从而保证重叠率较高的航拍，并且其飞行高度低，适合拍摄高清晰度的航拍图片，进而更能保证测绘的精确性。

在无人机或者载人机上安装数码相机飞行，通过保证重叠率的航拍和简单的软件拼图，获得一个区域大致地貌的影像图，方便快捷。同时，还可以根据所要取得影像图的比例尺，预先设定飞机航拍高度，例如取得比例尺为1:200的影像图的航拍高度为188米，或者取得比例尺为1:500的影像图，航拍高度为2000米（上述比例尺与航拍高度的对应值仅为实例，不代表二者之间绝对对应的唯一值）。

然而，在实际拍摄过程中，飞机航拍的高度在现有的技术中并不能准确地定位在预设的海拔高度上，航拍高度的误差导致最终获取的影像图的比例尺也存在着一定的误差；另一方面，在获取较小比例尺的情况下，飞机航拍的高度会较高，而较高的航拍高度则意味着所拍摄图像的精度会有所下降，使得最终取得的影像图中的具体区域（例如建筑物、道路、河流等）边缘处颗粒较大，导致界限模糊不清，如果为了得到清晰的图像而降低飞行高度，则无法得到最初比例尺的影像图。

同时，在无人机或者载人机上同时安装激光测距仪，在航拍的过程中同时测量无人机或者载人机距地面的距离，当航拍高度准确地定位在预设的基准海拔高度上时，则能够根据激光测距仪所测得的距离，计算得出地面的海拔高度。例如，飞机航拍基准海拔高度为2000米，激光测距仪测得飞机距地面的距离为1150米，则能够得出地面上该点的海拔高度为850米，进而在测绘地图中能够将该点的海拔高度予以标示。但由于飞机航拍的高度在现有的技术中并不能始终保持在预设的基准海拔高度上，有可能飞行中某段区域内高于或低于预设的基准海拔高度，因此所测得的地面海拔高度也存在着一定的误差，无法得到准确的地面海拔高度数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在不要求准确航拍高度的情况下，即可获得目标比例尺的影像图的航拍测绘图像校正方法

为解决上述问题，本发明的一种航拍测绘图像校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置至少两个参照点，所述参照点位于对被测区域进行航拍时起始端，并且所述参照点能够同时被摄入航拍的第一张图片内；

2）测量任意两个参照点之间的水平距离；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点之间的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离，其中最终影像点为参照点在最终影像图中所对应的影像；

4）对被测区域进行航拍；

5）测量步骤2）中的两个参照点在第一张图片内的两个原始影像点之间的实然距离；

6）计算步骤3）中获得的两个最终影像点之间的应然距离与步骤5）中获得的两个原始影像点之间的实然距离的比值，并根据该比值对第一张图片进行缩放，从而得到第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图；

7）以步骤6）中得到的第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图作为基准图，对航拍所获取的其他图片进行缩放拼接，从而得到最终影像图。

一种航拍测绘图像校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置至少两个参照点；

2）测量任意两个参照点之间的水平距离；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点之间的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离，其中最终影像点为参照点在最终影像图中所对应的影像；

4）对被测区域进行航拍，并对航拍获取的图片进行拼接，从而取得整体的该被测区域的原始影像图，各参照点在该原始影像图中的影像为原始影像点；

5）测量步骤2）中的两个参照点所对应的两个原始影像点之间的实然距离；

6）计算步骤3）中获得的两个最终影像点之间的应然距离与步骤5）中获得的两个原始影像点之间的实然距离的比值，并根据该比值对原始影像图进行缩放，从而得到最终影像图。

所述参照点为发光源。

所述参照点设置有GPS定位装置，从而能够通过GPS定位装置获得的各参照点经纬度信息，计算各参照点之间的水平距离。

还包括对被测区域航拍测绘图像海拔高度进行校正的步骤，包括：

1）通过各个参照点设置的GPS定位装置获取相邻的两个参照点C、D以及C、D之间位于地面上的任一点E的海拔高度x₁、x₂、x₃；

2）采集飞机飞行至步骤1）中所述两个参照点C、D、E上空时所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂、h₃；

3）根据步骤1）中获得的两个参照点C、D的海拔高度x₁、x₂以及步骤2）中所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂，计算得出飞机飞至所述两个参照点上空时的海拔高度y₁、y₂；

4）测量两个参照点C、D之间的水平距离s₁以及参照点C至点E之间的水平距离s₂；

5）以y₁为飞机航拍的基准海拔高度，通过公式计算点飞机飞至点E上空时距地面的修正距离h₃＇,所述公式为：

${h_3}^{\′}=h_3-\frac{h_2-(y_1-x_2)}{s_1}\×s_2$

并通过该修正距离h₃＇计算得出点E的正确海拔高度。

采用本发明的航拍测绘图像校正方法，与现有技术相比具有以下有益效果：（1）在无需按照准确航拍高度的情况下，即可获得目标比例尺的影像图，降低了对飞机航拍高度的精度要求，使操作更加简易；（2）根据两个最终影像点之间的应然距离与两个原始影像点之间的实然距离的比值，对原始影像图进行缩放，从而得到最终影像图，有效提高了航拍测绘的比例精度，减小误差；（3）由于飞机的航拍高度不受目标比例尺的限制，因此能够在较低的低空对被测区域进行拍摄，取得较为清晰的航拍图像，从而提高最终影像图的图像精度；（4）本发明的航拍测绘图像比例校正方法，步骤简单，便于实施，可操作性较强。

附图说明

图1为本发明实施例一中的被测区域示意图。

图2为本发明实施例一中的原始影像图。

图3为本发明实施例一中的最终影像图。

图4为本发明实施例三中飞机对地面进行测距时的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

本发明的一种航拍测绘图像比例校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置两个参照点，该参照点能够在航拍得到的影像图中被清楚地识别；图1为本实施例中的被测区域示意图，如图1所示，在被测区域内，分别设置有两个识别点A和B，所述识别点为发光源，从而使其能够在航拍影像图中清楚地被识别；

2）测量所述两个参照点A、B之间的水平距离L；所述参照点分别设置有GPS定位装置，从而能够通过GPS定位装置获得的各参照点经纬度信息，并根据各参照点经纬度信息计算参照点A、B之间的水平距离L；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点A、B之间的水平距离L，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点A₂、B₂之间的应然距离L₂，其中最终影像点A₂、B₂为参照点A、B在最终影像图中所对应的影像，参见图3；

4）对被测区域进行航拍，并对航拍获取的图片进行拼接，从而取得整体的该被测区域的原始影像图，参见图2；其中，参照点A、B在该原始影像图中的影像为原始影像点A₁、B₁；

5）测量所述两个参照点A、B在原始影像图中所对应的两个原始影像点A₁、B₁之间的实然距离L₁；

6）计算步骤3）中推算出的两个最终影像点A₂、B₂之间的应然距离L₂与步骤5）中获得的两个原始影像点A₁、B₁之间的实然距离L₁的比值，并根据该比值对原始影像图进行缩放，从而得到最终影像图。

例如，目标比例尺为1:2000，即对被测区域进行测绘并最终得到比例尺为1:2000的最终影像图。首先在被测区域内设置两个参照点A、B，测得A、B之间的水平距离L为500米；根据目标比例尺1:2000以及测得的两个参照点A、B之间的水平距离L，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点A₂、B₂之间的应然距离L₂为25cm；对被测区域进行航拍，并对航拍获取的图片进行拼接，从而取得整体的该被测区域的原始影像图，其中，参照点A、B在该原始影像图中的影像为原始影像点A₁、B₁，并且测得原始影像点A₁、B₁之间的实然距离L₁为50cm；计算应然距离L₂与实然距离L₁的比值，即L₂/L₁=1/2，并根据该比值对原始影像图进行缩放，即将原始影像图缩小至原来的1/2倍，从而得到最终影像图。

实施例二：

一种航拍测绘图像校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置至少两个参照点，所述参照点位于对被测区域进行航拍时起始端，并且所述参照点能够同时被摄入航拍的第一张图片内；

2）测量任意两个参照点之间的水平距离；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点之间的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离，其中最终影像点为参照点在最终影像图中所对应的影像；

4）对被测区域进行航拍；

5）测量步骤2）中的两个参照点在第一张图片内的两个原始影像点之间的实然距离；

6）计算步骤3）中获得的两个最终影像点之间的应然距离与步骤5）中获得的两个原始影像点之间的实然距离的比值，并根据该比值对第一张图片进行缩放，从而得到第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图；

7）以步骤6）中得到的第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图作为基准图，对航拍所获取的其他图片进行缩放拼接，从而得到最终影像图。

所述参照点为发光源。

所述参照点设置有GPS定位装置，从而能够通过GPS定位装置获得的各参照点经纬度信息，计算各参照点之间的水平距离。

实施例三：

一种航拍测绘图像校正方法，包括实施例一或实施例二中所述的步骤，还包括对被测区域航拍测绘图像海拔高度进行校正的步骤，包括：

1）通过各个参照点设置的GPS定位装置获取相邻的两个参照点C、D的海拔高度x₁、x₂；

2）在C、D之间位于地面上的设定任一需要校正海拔高度的点E，当飞机飞至两个参照点C、D以及点E上空时的位置为c、d、e，采集飞机飞行至c、d、e所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂、h₃，即图3中的点c到点C、点d到点D、点e到点E的距离分别为h₁、h₂、h₃；

3）根据步骤1）中获得的两个参照点C、D的海拔高度x₁、x₂以及步骤2）中所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂，计算得出c、d两点的海拔高度y₁、y₂；

4）测量两个参照点C、D之间的水平距离s₁以及参照点C至点E之间的水平距离s₂；

5）以y₁为飞机航拍的基准海拔高度，通过公式计算点飞机飞至点E上空时距地面的修正距离h₃＇,所述公式为：

${h_3}^{\′}=h_3-\frac{h_2-(y_1-x_2)}{s_1}\×s_2$

并通过该修正距离h₃＇计算得出点E的正确海拔高度。

Claims (5)

1.一种航拍测绘图像校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置至少两个参照点，所述参照点位于对被测区域进行航拍时起始端，并且所述参照点能够同时被摄入航拍的第一张图片内；

2）测量任意两个参照点之间的水平距离；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点之间的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离，其中最终影像点为参照点在最终影像图中所对应的影像；

4）对被测区域进行航拍；

5）测量步骤2）中的两个参照点在第一张图片内的两个原始影像点之间的实然距离；

6）计算步骤3）中获得的两个最终影像点之间的应然距离与步骤5）中获得的两个原始影像点之间的实然距离的比值，并根据该比值对第一张图片进行缩放，从而得到第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图；

7）以步骤6）中得到的第一张图片所拍摄区域的目标比例影像图作为基准图，对航拍所获取的其他图片进行缩放拼接，从而得到最终影像图。

2.一种航拍测绘图像校正方法，包括以下步骤：

1）在被测区域内设置至少两个参照点；

2）测量任意两个参照点之间的水平距离；

3）根据目标比例尺以及步骤2）中测得的两个参照点之间的水平距离，推算出在与该目标比例尺对应的最终影像图中两个最终影像点之间的应然距离，其中最终影像点为参照点在最终影像图中所对应的影像；

4）对被测区域进行航拍，并对航拍获取的图片进行拼接，从而取得整体的该被测区域的原始影像图，各参照点在该原始影像图中的影像为原始影像点；

5）测量步骤2）中的两个参照点所对应的两个原始影像点之间的实然距离；

6）计算步骤3）中获得的两个最终影像点之间的应然距离与步骤5）中获得的两个原始影像点之间的实然距离的比值，并根据该比值对原始影像图进行缩放，从而得到最终影像图。

3.如权利要求1或2所述的航拍测绘图像校正方法，其特征在于：所述参照点为发光源。

4.如权利要求1或2所述的航拍测绘图像校正方法，其特征在于：所述参照点设置有GPS定位装置，从而能够通过GPS定位装置获得的各参照点经纬度信息，计算各参照点之间的水平距离。

5.如权利要求4所述的航拍测绘图像校正方法，其特征在于：还包括对被测区域航拍测绘图像海拔高度进行校正的步骤，包括：

1）通过各个参照点设置的GPS定位装置获取相邻的两个参照点C、D以及C、D之间位于地面上的任一点E的海拔高度x₁、x₂、x₃；

2）采集飞机飞行至步骤1）中所述两个参照点C、D、E上空时所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂、h₃；

3）根据步骤1）中获得的两个参照点C、D的海拔高度x₁、x₂以及步骤2）中所测得的飞机距地面的距离h₁、h₂，计算得出飞机飞至所述两个参照点上空时的海拔高度y₁、y₂；

4）测量两个参照点C、D之间的水平距离s₁以及参照点C至点E之间的水平距离s₂；

5）以y₁为飞机航拍的基准海拔高度，通过公式计算点飞机飞至点E上空时距地面的修正距离h₃＇,所述公式为：

${h_3}^{\′}=h_3-\frac{h_2-(y_1-x_2)}{s_1}\×s_2$

并通过该修正距离h₃＇计算得出点E的正确海拔高度。

Images