[发明专利]一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法

权利要求书

1.一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、测量开始前利用RTK打点器对建筑物轮廓点坐标和预计落点坐标进行测量；

步骤2、根据试验现场情况并结合试验开展时间和成像效果，选择相机拍摄位置，并合理设置相机帧率；

步骤3、当相机画面中出现火光后立即停止录制，将人的反应时间设置为0.1秒，目标穿过楼顶到出现火光间隔时间忽略不计，为有效缩减目标检测范围并保证一定冗余量，根据目标在相机视场内运动时间和相机帧率计算得到倒推影像张数n：

其中，v为相机成像靶面纵向像素数；d_y为像元纵向尺寸；S为相机至建筑靶标距离；f为相机焦距；v_目为目标下落速度；Hz为相机帧率；

步骤4、通过帧差法对步骤3得到的目标检测范围进行筛选；

结合Otsu阈值分割算法对差分影像进行处理，用以增强目标与背景之间的对比度；

步骤5、通过步骤4检测到目标后，手工顺次筛选，挑选出目标穿过楼顶瞬间的关键帧图像；

步骤6、得到目标穿过楼顶瞬间的关键帧图像后，在该图像上点选楼体轮廓点和目标实际落点的位置，这点选择时楼体轮廓点和目标实际落点的高度应尽量保持一致，减小高度差对落点测量精度带来的影响；

步骤7、根据像素距离与实际距离之间的比例关系，计算预计落点为原点的坐标系下的实际落点坐标(x_p,y_p)；

步骤8、根据楼顶平面坐标系中的实际落点(x_p,y_p)坐标以及射向坐标系与楼顶平面直角坐标系间的夹角θ，利用坐标轴旋转公式得到射向坐标系下的目标落点数据(x_p射,y_p射)如下式所示

2.根据权利要求1所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述RTK打点器进行打点时，至少选取3个轮廓点用于确认楼顶平面位置，在保证经纬度精度的前提下，打点器打点点位高程应尽量贴近目标预计落点所在平面，减少因高度差带来的落点计算误差；

镜头选取需根据视场计算公式和目标成像尺寸公式兼顾观测视场和目标成像尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述相机拍摄位置选择时，

视场计算公式为：

其中，u为相机靶面横向像素数，f_x为像元横向尺寸，f为相机焦距，S为相机视场，D为相机拍摄距离；

目标成像尺寸计算公式为：

其中，l为目标长度，n为纵向成像像素数，f_y为像元纵向尺寸，D为相机拍摄距离，f为相机焦距；

相机帧率设置需满足：

Hz≥V/L

其中，Hz代表相机帧率，V代表目标落速，L代表目标长度。

4.根据权利要求3所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述相机拍摄位置在保证成像尺寸、视场覆盖和拍摄安全的前提下，应使尽量减少相机倾斜角度，减小相机拍摄的倾斜误差，提升落点测量准确率。

5.根据权利要求1所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述步骤4种，若无人机抖动较为剧烈，图像差分后会存在建筑物靶标边缘和地面杂物等无关信息，可对阈值处理后的图像进行图像开操作处理，去除无关信息，完成目标初步检测。

6.根据权利要求1所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述步骤4为确保目标检测的准确率，可对初步检测得到的结果依照目标实际尺寸设置图像像素长宽检测比例，考虑到目标在实际拍摄过程中长度方向会存在拖影情况，实际操作中可将长宽比a:b设置为：

a(1+5％)：b。

7.根据权利要求1所述的一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，其特征在于，所述实际落点坐标(x_p,y_p)可以利用二维仿射变化计算获得，即两落点之间的偏移量

式中(u,v)为点位对应的图像像素坐标，(x,y)为以预计落点为原点的楼顶平面直角坐标系下对应点位的坐标。