[发明专利]基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法

权利要求书

1.一种基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

包括如下步骤：

建立无人机机载视觉探测系统和地面双目视觉系统，其中，所述无人机机载视觉探测系统包括机载相机，所述地面双目视觉系统包括多架作为定位点的双目相机；

对所述双目相机进行共面线校准；

无人机启动巡航飞行，开启所述无人机机载视觉探测系统，通过所述无人机机载相机拍摄所述双目相机；

开启所述地面双目视觉系统，所述双目相机耦合定位；

利用所述双目相机对飞行中的所述无人机进行联合追踪，并进行几何校准以修正所述无人机的飞行位置；

机载视觉探测系统获得被测区域的图像，并将所述图像回传给地面控制中心；以及

所述地面控制中心将所述机载视觉探测系统回传的图像进行算法处理，从而获得被测区域的地面变形监测结果，

每一架双目相机都可以测得其与无人机的距离，便于动态补充修正记录无人机飞行高度精度以及与待测区域的几何关系，在同一时间、同一状态下，记录无人机飞行时所拍摄的地面双目相机的图像，最终使用多张图片的融合拼接记录大区域的地面信息，通过多次航拍飞行记录目标区域随时间的变化趋势，通过计算目标区域在机载相机中所占用的像素点来获得该区域的变形，从而获得待测区域随时间迁移的变形情况，

通过双目视觉系统的立体校正来协同测量并定位无人机系统的位置，其所构成的三形角布局可与无人机与三架地面双目相机构成四面体，且该四面体的斜边及高度随无人机飞行位置的变化而变化，无人机到每架双目相机的距离由校准后的双目相机根据拍摄画面直接获得，通过地面相机拍摄空中飞行的无人机并分析其所占像素点，以图像中无人机所占区域的等效中心所占像素点区域的重心作为待测距的目标点，目标点在左相机图像中距图像左边缘的距离与目标在右相机图像中距图像左边缘的距离之差，乘以相机焦距并除以双目相机的光轴轴距，则成为无人机距离双目相机的距离，将地面双目视觉系统作为基准，三架相机位于地面不同的位置，其相对海拔高度和相对位置通过三架相机构成的视觉测量链进行解耦计算，通过相互定位及地面相机的立体校正反馈出地面基准的空间信息，

通过无人机机载视觉探测系统与地面双目视觉系统联动，机载视觉系统获得可视范围内被测区域的图像并回传给地面控制系统，地面三架双目探测系统用来协同测量以定位机载视觉探测系统，提高飞控可视系统的测量精度，所述方法能够通过耦合定位的方式减少机载视觉探测系统的测量误差，同时也适合于可视区域内的大型物体的位置和速度测量。

2.如权利要求1所述的基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

所述地面双目视觉系统包括三架作为定位点的双目相机，三架所述双目相机位于地面不同的位置，其相对海拔高度和相对位置通过三架所述双目相机构成的视觉测量链进行解耦计算，并通过相互定位及地面相机的立体校正反馈出地面基准的空间信息。

3.如权利要求2所述的基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

每架所述双目相机由两个内参相同的摄像机平行安装，以拍摄空中处于飞行的、且飞行位置与高度发生变化的所述无人机。

4.如权利要求3所述的基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

三架所述双目相机为三角形布局，所述双目相机的相互距离及其形成的三角形布局是通过测量机器人实现的，通过测量双目相机的相互距离形成所述无人机飞行测量的地面标志及尺寸。

5.如权利要求1所述的基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

所述无人机机载视觉探测系统还包括GPS定位系统、飞行控制系统、飞行执行系统和视觉监测云台。

6.如权利要求5所述的基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其特征在于，

所述无人机巡航飞行前无需设置飞行轨迹，所述机载相机加载于所述视觉监测云台，在所述机载相机视野范围内拍摄到所述双目相机则表示已到达或者接近待测区域。