[发明专利]一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法

说明书

本发明涉及落点测量技术领域，提供一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，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；选择相机拍摄位置，相机画面中出现火光后立即停止录制，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；通过帧差法对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，手工顺次筛选，挑选出目标穿过楼顶瞬间的关键帧图像，并在该图像上点选楼体轮廓点和目标实际落点的位置；计算预计落点为原点的坐标系下的实际落点坐标；利用坐标轴旋转公式得到射向坐标系下目标落点数据。本发明在测试前仅需要对部分已有轮廓点进行测量即可，无需进行标志点布设工作，有效降低外场施工难度。

技术领域

本发明涉及落点测量技术领域，具体涉及一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法。

背景技术

落点偏移量是评价装备性能的重要参数，在落点测量试验中，落点偏移量数据是判断试验成功与否的重要参考指标。

目前常用落点测量方法主要有两种，一种是基于地面视场的双目交会完成落点测量，该方法在地面选点布设相机，通过在建筑物外立面布设标志点并结合棋盘格完成相机内外标定，获取相机结构参数、几何位置和姿态信息，通过拍摄目标下落过程中数张影像拟合下落轨迹，与建筑物顶部相交得到实际落点坐标，并结合预计落点位置完成落点测量。但这种方法无法观测到目标最终落点影像，只能通过接近楼体的影像数据进行落点轨迹拟合，无直观影像数据作为结果支持；另一种是基于空中视场的双目交会完成落点测量，该方法通过提前布设地面标志点，结合影像数据解算得到相机在空间中的准确位置信息，再利用双目交会计算完成落点测量。但这种方法由于相机帧率较高，相机姿态角刷新率难以与相机帧率相契合，且飞行平台存在抖动情况，需要同时拍摄空中目标和地面标志物，并在事后完成相机标定才能保证标定结果的有效性，无法满足快速测量的时效性需求。

由此看见现有技术中的落点测量方法均过于依赖地面标志点，且外场环境下标志点布设存在一定困难，准备周期较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，解决外场环境下落点测量过于依赖地面外标志点，且标志点布设困难准备周期耗时长的技术问题。

为达到上述目的，解决上述技术问题本发明提供一种基于建筑物轮廓特征的目标落点测量方法，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)。