[发明专利]全景影像拼接及量测系统及方法

权利要求书

1.全景影像拼接及量测系统，其特征在于，包括360°全景影像拼接模块、鱼眼镜头畸变改正模块和影像量测模块，其中：

360°全景影像拼接模块用来将多幅鱼眼影像拼接成360°全景影像；

鱼眼镜头畸变改正模块用来改正单幅鱼眼影像和360°全景影像的畸变；

影像量测模块用来获取改正后的单幅鱼眼影像和360°全景影像的空间信息，具体为：用来基于摄影测量学中的共线方程和相似三角形原理构建像平面坐标系和物方坐标系之间的联系，并根据物点在投影切平面坐标系中的坐标获取单幅鱼眼影像或360°全景影像中任何两物点之间的距离。

2.如权利要求1所述的全景影像拼接及量测系统，其特征在于：

所述的鱼眼镜头畸变改正模块为基于球面模型的鱼眼镜头畸变改正模块。

3.如权利要求1所述的全景影像拼接及量测系统，其特征在于：

所述的360°全景影像拼接模块进一步包括畸变改正模块和拼接模块，其中：

畸变改正模块用来将单幅鱼眼影像转换成完全线性或部分线性影像；

拼接模块用来对畸变改正模块改正后的影像进行拼接以获得360°全景影像。

4.如权利要求1所述的全景影像拼接及量测系统，其特征在于：

所述的影像量测模块进一步包括子模块地面线段量测模块、竖直线段量测模块和竖直平面内非竖直线段量测模块。

5.全景影像拼接及量测方法，其特征在于，包括步骤：

将多幅鱼眼影像拼接成360°全景影像；

改正单幅鱼眼影像和360°全景影像的畸变；

获取改正后的单幅鱼眼影像和360°全景影像的空间信息，具体为：基于摄影测量学中的共线方程和相似三角形原理构建像平面坐标系和物方坐标系之间的联系，并根据物点在投影切平面坐标系中的坐标获取单幅鱼眼影像或360°全景影像中任何两物点之间的距离。

6.如权利要求5所述的全景影像拼接及量测方法，其特征在于：

所述的改正单幅鱼眼影像和360°全景影像的畸变是采用球面模型进行改正。

7.如权利要求5所述的全景影像拼接及量测方法，其特征在于：

所述的获取改正后的单幅鱼眼影像和360°全景影像的空间信息，进一步包括子步骤：

1获取地面线段距离，具体为：

基于摄影测量学中的共线方程和相似三角形原理构建像平面坐标系和物方坐标系之间的联系，并根据地面物点在投影切平面坐标系中的坐标获取单幅鱼眼影像或360°全景影像中两地面物点A'、B'之间的距离L：

L=h[f(1d|yB-H/2|-1d|yA-H/2|)]2+(xA-W/2|yA-H/2|-xB-W/2|yB-H/2|)2]]>

其中，h为相机中心到地面的距离，f为相机焦距，d为象元大小，H、W分别为影像的高和宽；x_A、y_A分别为地面物点A'在投影切平面上对应的投影点在投影切平面坐标系上的横、纵坐标；x_B、y_B分别为地面物点B'在投影切平面上对应的投影点在投影切平面坐标系上的横、纵坐标；

2获取竖直线段距离，具体为：

基于摄影测量学中的共线方程和相似三角形原理构建像平面坐标系和物方坐标系之间的联系，并根据物点在投影切平面坐标系中的坐标获取单幅鱼眼影像或360°全景影像中两地面物点A'、B'之间的距离L：

L=h+h×|yB-H/2||yA-H/2|]]>

其中，h为相机中心到地面的距离，H为影像高；y_A为地面物点A'在投影切平面上对应的投影点在投影切平面坐标系上的纵坐标；y_B为地面物点B'在投影切平面上对应的投影点在投影切平面坐标系上的纵坐标；

3获取竖直平面内非竖直线段距离，具体为：

3-1在原始影像上确定竖直平面S''与地面的相交线L：

首先，在原始影像上选取过相交线L的任意两个点a₁、b₁，然后根据公式（3-1）～（3-4）求出点a₁、b₁在投影切平面中的坐标；然后，根据点a₁、b₁的坐标，求出相交线L与投影切平面横向的夹角，接着，将点a₁、b₁以设定距离分别向相交线L两端做n次延伸，这时在相交线L上得到2n+2个地面点，分别计算出该2n+2个点在投影切平面的坐标；最好，根据上述2n+2个点在投影切平面的坐标获取其在原始影像中的坐标，将原始影像中的各点依次连起来得到一条沿着相交线L的曲线连线；

3-2获取代表竖直平面S''的网格：

首先，过步骤3-1所得2n+2个点分别做地面垂线；然后，在各垂线上，将地面点以设定距离向垂线两端做m次延伸；接着，确定各垂线上2m+2个点在投影切平面的坐标；然后，根据各点在投影切平面上的坐标获取其在原始影像中的坐标，将原始影像中的各点依次连接，即得到代表竖直平面S''的网格；

3-3获取物方地面S'的网格：

首先，步骤3-1所得相交线L上的2n+2个点均对应着一个到投影切平面的纵深，将各点以设定距离沿着各点对应的纵深方向两端做k次延伸；然后，确定各纵深方向上各点在投影切平面的坐标；接着，根据各点在投影切平面上的坐标获取其在原始影像中的坐标，将原始影像中的各点依次连接，即得到代表地方面S''的网格。

3-4基于摄影测量学中的共线方程和相似三角形原理构建像平面坐标系和物方坐标系之间的联系，并基于所构建的竖直平面S''和物方地面S'网格获取单幅鱼眼影像或360°全景影像中两地面物点A'、B'之间的距离L。