[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

说明书

一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法和装置，用于计算摄像机中心线的俯仰角α、横滚角β和相对于地面垂线的角度θ，并基于上述参数计算无人机拍摄的视频图像四边形的各顶点坐标；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；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进行区分计算投影区域。上述方式实现了无人机拍摄的视频图像与三维地图上的已标注目标的精确匹配。

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法和装置。

背景技术

现在无人机发展主要以提高载重、提高航时、提高悬停、提高爬升、提高距离等为主要研究方向，并且取得了较大进展，但对无人机航拍视频图像的后期处理尤其是与三维地图进行匹配都研究的比较少。

在应用中，观测地面同一目标时既需卫星观测，又需无人机进行复核，并将视频图像信息与三维地图信息融合。而将视频图像与地图匹配，视频所视区域与地图区域进行融合，不仅需要识别视频中的主要目标，还要识别视频区域的所有目标，并与地图标识匹配，实现对地图所视目标的复核，将视频所视区域与地图显示区域进行匹配。而在匹配时，无人机视频以矩形图像显示，而其所示区域在地图上并非真正的矩形面，而是类似四边形，因受遮挡物影响每条边并非是以直线存在的，导致地图所示目标与无人机视频图像不匹配尤其是视频边界误差大的问题。

为解决无人机视频区域与地图的精确匹配，本申请开展了对无人机视频区域在三维地图上投影进行地图匹配方面的研究。

发明内容

针对背景技术的不足，本申请提供了一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法和装置，实现了无人机拍摄的视频图像与三维地图上的已标注目标的精确匹配。

本申请的一种无人机视频图像与三维地图的匹配方法，包括如下步骤：

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。

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。

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。

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。

本申请还提供一种无人机视频图像与三维地图的匹配装置，包括角度计算模块、顶点坐标计算模块、等分点坐标计算模块、投影确定模块。

所述角度计算模块，用于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。