一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法技術

本發明專利技術公開了一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，包括由三維衛星實景地圖、攝像頭、數字云臺、像素定位分析模塊構成的系統；其中三維實景地圖由高分辨率衛星影像結合高精度DEM數據構成，所述三維實景地圖中每個像素都有經緯度和高度坐標值；所述數字云臺控制攝像頭的二維指向方向，并提供攝像頭指向的方位角和俯仰角；所述攝像頭用于拍攝實際圖像，且攝像頭安裝地點的經緯度、高度坐標已知；所述三維衛星實景地圖應用為攝像頭拍攝圖像的定位參考圖像。本發明專利技術不僅可以為解決高點攝像頭監控中關鍵目標定位難、精度低等難題，而且還可以修正云臺機械結構長期運行導致的積累誤差，提高云臺指向精度。提高云臺指向精度。提高云臺指向精度。

【技術實現步驟摘要】
一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法


[0001]本專利技術涉及攝像頭圖像對應實際景物的
，具體為一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法。

技術介紹

[0002]安裝于山頂、高塔、高樓等高處的高點遠距離攝像頭在山火識別、礦區監測、移動車輛、越界入侵等多個監測領域發揮了越來越重要的作用。在監測中，經常要獲取攝像頭拍攝的視頻或圖像中火點、車輛等關鍵目標的實際經緯度和高度坐標位置，但傳統定位方法的精度越來越難滿足當前的應用需求。傳統方法一般是根據云臺提供的攝像頭指向方向(方位角和俯仰角)，結合攝像頭安裝坐標來推算像素對應實際景物的地理坐標，當監測距離較遠時，云臺所提供的指向精度遠不能滿足高精度定位要求。而且，云臺等機械結構在長期運行時，還會產生積累誤差，導致定位精度越來越低。
[0003]所以就需要一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于提供一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法。本專利技術不僅可以為解決高點攝像頭監控中關鍵目標定位難、精度低等難題，而且還可以修正云臺機械結構長期運行導致的積累誤差，提高云臺指向精度。
[0005]本專利技術是這樣實現的：
[0006]一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，本方法包括由三維衛星實景地圖、攝像頭、數字云臺、像素定位分析模塊構成的系統；
[0007]其中三維實景地圖由高分辨率衛星影像結合高精度DEM數據構成，所述三維實景地圖中每個像素都有經緯度和高度坐標值；所述數字云臺控制攝像頭的二維指向方向，并提供攝像頭指向的方位角和俯仰角；所述攝像頭用于拍攝實際圖像，且攝像頭安裝地點的經緯度、高度坐標已知；
[0008]所述三維衛星實景地圖應用為攝像頭拍攝圖像的定位參考圖像，所述像素定位模塊通過對衛星三維實景地圖和攝像頭拍攝圖像的配準，來確定攝像頭拍攝圖像中每個像素對應景物的經緯度和高度坐標。
[0009]進一步，本專利技術的方法具體按以下步驟執行：
[0010]S1:以攝像頭所處位置為視點，根據數字云臺提供的攝像頭指向方向，通過光線追蹤方法，通過衛星三維實景地圖的映射來模擬攝像頭拍攝的圖像，模擬得到的圖像被稱為映射圖像；
[0011]S2
:根據映射關系將衛星三維實景地圖像素的坐標轉換到映射圖像；
[0012]S3:將映射圖像與攝像頭的拍攝圖像進行配準；
[0013]S4:根據配準后的拍攝圖像與映射圖像對應像素的經緯度和高度坐標相同，由此得到拍攝圖像像素對應實際景物的準確坐標；
[0014]S5:根據攝像頭拍攝圖像中心像素的坐標修正云臺指向誤差。
[0015]進一步，在三維實景地圖中，以攝像頭安裝點為出發點，以數字云臺提供的攝像頭指向為方向，畫出攝像頭拍攝視場的中心視線，為中心視線為中心，以攝像機視場角為邊界，畫出一個以攝像頭安裝點為頂點、沿中心視線向外延伸的棱錐體，與該棱錐體交匯的三維實景地圖就是攝像機能拍攝的景物范圍，在靠近攝像機的位置設置與一個中心視線垂直的成像平面，位于該平面位于棱錐體內部的部分就是映射圖像的邊界，將映射圖像劃分為與攝像頭圖像像素數量相同的網格，以攝像頭為視點，利用光線追蹤法，將衛星三維實景圖像映射到成像平面上，形成映射圖像。
[0016]進一步，映射圖像每個像素對應的衛星三維實景地圖像素為單個或多個，將這些三維實景圖像像素三維坐標的平均值作為映射圖像像素坐標。在映射圖像與攝像頭拍攝圖像配準后，攝像頭拍攝圖像像素的坐標與對應映射圖像像素坐標相同，首先對映射圖像和攝像頭拍攝圖像進行灰度化，然后進行濾波去除噪聲，最后進行匹配。
[0017]本專利技術提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被主控制器執行時實現如上述中任一項所述的方法。
[0018]與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
[0019]1、可以為解決高點攝像頭監控中關鍵目標定位難、精度低等難題，而且還可以修正云臺機械結構長期運行導致的積累誤差，提高云臺指向精度。
[0020]2、拍攝圖像像素對應實際景物的經緯度和高度坐標參考衛星三維實景地圖計算得到，衛星三維實景地圖的每個像素都有精確的經緯度和高度坐標，且拍攝圖像像素與衛星三維實景地圖像素之間的對應關系明確，因此該方法計算得到拍攝圖像像素對應實際景物的經緯度和高度坐標不受云臺指向誤差的影響，不僅精度相對傳統方法更高，而且可長期保證該精度。
附圖說明
[0021]為了更清楚地說明本專利技術實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0022]圖1是本專利技術的系統結構圖；
[0023]圖2是本專利技術的為本專利技術的幾何構型圖；
[0024]圖3是本專利技術的方法流程圖；
[0025]其中，攝像頭安裝點1，攝像頭拍攝視場的中心視線2，棱錐體3，攝像機能拍攝的景物范圍4，映射圖像5。
具體實施方式
[0026]為使本專利技術實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施方式中的附圖，對本專利技術實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本專利技術一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本專利技術中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本專利技術
保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本專利技術的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本專利技術的范圍，而是僅僅表示本專利技術的選定實施方式。基于本專利技術中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0027]請參閱圖1
?
3，一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，包括由三維衛星實景地圖、攝像頭、數字云臺、像素定位分析模塊構成的系統；
[0028]其中三維實景地圖由高分辨率衛星影像結合高精度DEM數據構成，所述三維實景地圖中每個像素都有經緯度和高度坐標值；所述數字云臺控制攝像頭的二維指向方向，并提供攝像頭指向的方位角和俯仰角；所述攝像頭用于拍攝實際圖像，且攝像頭安裝地點的經緯度、高度坐標已知；
[0029]所述三維衛星實景地圖應用為攝像頭拍攝圖像的定位參考圖像，所述像素定位模塊通過對衛星三維實景地圖和攝像頭拍攝圖像的配準，來確定攝像頭拍攝圖像中每個像素對應景物的經緯度和高度坐標。
[0030]本實施例中，本專利技術的方法具體按以下步驟執行：
[0031]如圖2所示，在三維實景地圖中，以攝像頭安裝點1為出發點，以數字云臺提供的攝像頭指向為方向，畫出攝像頭拍攝視場的中心視線2。為中心視線為中心，以攝像機視場角為邊界，畫出一個以攝像頭安裝點為頂點、沿中心視線向外延伸的棱錐體3，與該本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，其特征在于，本方法包括由三維衛星實景地圖、攝像頭、數字云臺、像素定位分析模塊構成的系統；其中三維實景地圖由高分辨率衛星影像結合高精度DEM數據構成，所述三維實景地圖中每個像素都有經緯度和高度坐標值；所述數字云臺控制攝像頭的二維指向方向，并提供攝像頭指向的方位角和俯仰角；所述攝像頭用于拍攝實際圖像，且攝像頭安裝地點的經緯度、高度坐標已知；所述三維衛星實景地圖應用為攝像頭拍攝圖像的定位參考圖像，所述像素定位模塊通過對衛星三維實景地圖和攝像頭拍攝圖像的配準，來確定攝像頭拍攝圖像中每個像素對應景物的經緯度和高度坐標。2.根據權利要求1所述的一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，其特征在于，具體按以下步驟執行：S1:以攝像頭所處位置為視點，根據數字云臺提供的攝像頭指向方向，通過光線追蹤方法，通過衛星三維實景地圖的映射來模擬攝像頭拍攝的圖像，模擬得到的圖像被稱為映射圖像；S2:根據映射關系將衛星三維實景地圖像素的坐標轉換到映射圖像；S3:將映射圖像與攝像頭的拍攝圖像進行配準；S4:根據配準后的拍攝圖像與映射圖像對應像素的經緯度和高度坐標相同，由此得到拍攝圖像像素對應實際景物的準確坐標；S5:根據攝像頭拍攝圖像中心像素的坐標修正云臺指向誤差。3.根據權利要求2所述的一種與三維衛星地圖配準的攝像頭圖像像素定位方法，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳磊，孫世山，
申請(專利權)人：蘇州深藍空間遙感技術有限公司，
類型：發明
國別省市：