[发明专利]一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法和装置

权利要求书

1.一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）计算摄像机中心线的俯仰角α、摄像机中心线的横滚角β和摄像机中心线相对于地面垂线的角度θ；

（2）根据无人机的飞行高度h、摄像机中心线的俯仰角α和横滚角β、摄像机中心线相对于地面垂线的角度θ、视场角度ω来计算无人机拍摄的视频图像四边形的各顶点坐标；

（3）将所述视频图像的四边形的各边按照视场角度三等分，计算各边的等分点的坐标；

（4）通过每条边上已经获得的四个点的位置进行插值计算，获得各条边上的四个点中的相邻各点之间的中间点的坐标；

在无人机位置较高且在空旷地区或低矮目标区域边界上的情况下，在地图上连接每条边上计算出的各中间点，得到视频边界在地图上的投影；

在无人机飞行高度较低且有高大物体遮挡的情况下，通过图像识别算法识别出无人机视频中的高大目标N点，判断N点位于视频区域的顶点区域还是边界区域：

如果N点位于视频区域的顶点区域，则将N点与所述顶点区域的顶点相邻的两个所述插值计算后的中间点相连接，并将其余的各中间点和顶点顺次相连接，得到视频边界在地图上的投影；

如果N点位于视频区域的边界区域，则将N点与所述边界区域中最近的两个点相连接，并将其余的各中间点和顶点顺次相连接，得到视频边界在地图上的投影。

2.根据权利要求1所述的一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法，其特征在于，所述α、β和θ的计算方式为：

α=α₁+α₂；

β=β₁+β₂；

θ=（α²+β²）^0.5；

α₁是无人机的俯仰角为，β₁是无人机的横滚角；α₂是摄像机的俯仰角，β₂是摄像机的横滚角。

3.根据权利要求2所述的一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法，其特征在于，所述计算无人机拍摄的视频图像四边形的各顶点坐标具体为：

左顶点A的坐标为：

A（X_a，Y_a）=A（h×tan（θ+ω/2）×sin（α-ω/2）, h×tan（θ+ω/2）×cosα（α-ω/2））；

其中，X_a为横坐标，Y_a为纵坐标；

右顶点A1的坐标为：

A1（X_a1，Y_a1）=A1（h×tan（θ+ω/2）×sin（α+ω/2）, h×tan（θ+ω/2）×cos（α+ω/2））；

其中，X_a1为横坐标，Y_a1为纵坐标；

左底点D的坐标为：

D（X_d，Y_d）=D（h×tan（θ-ω/2）×sin（α-ω/2）, h×tan（θ-ω/2）×cos（α-ω/2））；

其中，X_d为横坐标，Y_d为纵坐标；

右底点D1的坐标为：

D1（X_d1，Y_d1）=D1（h×tan（θ+ω/2）×sin（α+ω/2）, h×tan（θ+ω/2）×cos（α+ω/2））；

其中，X_d1为横坐标，Y_d1为纵坐标。