[发明专利]船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法

权利要求书

1.一种船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用至少两个摄像机对待测目标船只进行同步拍摄，获取具有同名特征的立体像对，并完成目标的立体影像匹配和实时定位重建；

S2：利用已测量好的靶标对摄像机进行内参数标定；

S3：在船只上进行标记，同时利用GPS测量其位置，利用多时相的影像构成像点控制网，对摄像机进行外标定；

S4：实时测量水域海平面高度；

S5：计算船只在相机坐标系中的位置；

S6：确定船只在实际地面中的坐标。

2.根据权利要求1所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，还包括步骤S7：根据步骤S6获取的船只在实际地面中的坐标获得船只的连续运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的摄像机的焦距f 根据式（1）计算：（1）

其中，h 为物体的像长，f 为相机的焦距，H 为物体的长度，S 为物距。

4.根据权利要求3所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，选择合适的实验场地，确定好摄像机的位置后利用已测量好的靶标，对合适的靶标进行相片的拍摄，摄像机分别选择3个位置拍摄足够多相片，然后筛选出可以进行解算的相片，进行解算，计算出相机的内参数并进行精度评定，直到达到精度要求为止。

5.根据权利要求4所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，摄像机成像几何模型遵循针孔相机原理，以物点与像点的共线方程为解算基础，另外也需要考虑内方位元素和影像畸变的影响，其中，顾及实际像点偏差的共线条件方程为式（2）：

（2）

和是像点的系统性误差，包括径向畸变差、偏心畸变差和像平面内仿射畸变差；

对共线条件方程式线性化，写成如下矩阵形式（3）：

（3）

式中，为像点坐标残差，、和分别为外方位元素、物方点坐标和内参数；、和分别为相应参数的系数阵；为像点观测坐标与近似值计算坐标的差值；内参数包括内方位元素、镜头畸变参数以及像平面内x轴与y轴的尺度因子和不正交参数。

6.根据权利要求5所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过旋转变换将像方坐标统一到摄影机坐标系，则有

（4）

其中a₁、a₂、a₃等为旋转矩阵各元素。加上内方位元素(、、等)参数矩阵后，公式变为

（5）

利用DLT直接线性变换解法，将公式（5）变为

（6）

将靶标布设在实验区域，布设靶标按照摄像机清楚看见、水平方向竖直方向在一块区域内均匀分布的原则进行布设，布设12个靶标，靶标以黑白相间的格子为主要组成部分，以其中一个靶标作为相对原点，利用全站仪或其它定位精度高的仪器测量其它靶标，采用区域网平差方法进行解算，得到其它靶标的相对位置，然后摄像机利用上述原理进行相片拍摄和解算，得到相机的外方位元素，进行精度评定，直到精度满足要求。

7.根据权利要求6所述的船舶磁场动态检测中图像匹配定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，用潮汐计实时测量水域海平面高度。