[发明专利]一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法及系统

权利要求书

1.一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、利用预置无人机通过不同角度拍摄目标区域，以得到不少于2份的图像数据，并录制视频；所述步骤S1包括：

S11、获取目标区域数据，据以得到地形数据及坡度数据；

S12、根据所述地形数据设置所述预置无人机的飞行高度；

S13、根据所述坡度数据调整摄像头至预设拍摄角度；

S2、从所述图像数据中提取不少于2个的特征点，据以处理得所述特征点的像素点及高斯坐标点，所述步骤S2包括：

S21、从所述预置无人机拍摄的2幅图片中选择4个所述特征点；

S22、处理所述特征点以得到所述像素点及所述高斯坐标点；

S3、获取标定图片，以预置相机标定工具处理所述标定图片，以获取所述相机的内参、径向畸变参数及切向畸变参数，据以对所述相机进行标定操作，所述步骤S3包括：

S31、获取黑白格图片；

S32、与预置终端打开所述黑白格图片并全屏显示；

S33、利用无人机相机从不同角度拍摄预设张数的所述黑白格图片；

S34、利用MatLab相机标定工具箱处理所述黑白格图片，以得到所述相机的内参、所述径向畸变参数、所述切向畸变参数；

S4、利用PNP处理所述相机的内参、径向畸变参数及切向畸变参数及所述特征点的像素点及高斯坐标点，以得到初始计算结果；

S5、处理所述初始计算结果，以获取特征矩阵数据；

S6、根据所述特征矩阵数据处理得到相机坐标系的三轴旋转欧拉角，据以三轴旋转所述相机坐标以得到世界坐标平行坐标系，以得到旋转向量及平移向量；

S7、根据所述旋转向量求取相机坐标系下的三坐标旋转角，处理所述三坐标旋转角、所述旋转向量及所述平移向量，以得到相机坐标；

S8、利用预置逻辑关系处理获取目标点与相机间射线，据以处理得到目标点高斯坐标，其中，所述步骤S8包括：

S81、根据目标点在二维图像中的像素坐标(u,v)，利用下述逻辑处理得到所述目标点在相机坐标系中位置(Xxm,Yxm,Zxm)：

Xxm＝(u-u0)*F/fx

Yxm＝(v-v0)*F/fy

Zxm＝F

其中，F为无人机搭载相机的镜头焦距，单位为毫米，fx、fy、u0、v0为相机的内参矩阵；

S82、根据所述三坐标旋转角绕XYZ轴进行旋转处理所述目标点在相机坐标系中位置(Xxm,Yxm,Zxm)，以得到目标点在世界坐标系下的坐标(Xm,Ym,Zm)，据以处理得到所述射线，其中，所述射线的条数与所述预置无人机的数目相适配；

S83、取所述射线相交的一点或者两条所述射线距离最近点，以作为所述目标点高斯坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法，其特征在于，所述步骤S4中采用OpenCV中的solvePnP函数计算所述所述相机的内参、径向畸变参数及切向畸变参数及所述特征点的像素点及高斯坐标点，以得到所述初始计算结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

S51、对所述初始计算结果进行旋转矩阵提取，以得到旋转矩阵：

S55、以预置逻辑处理所述初始计算结果，以得到平移矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法，其特征在于，所述步骤S6包括：

S61、基于旋转矩阵计算出相机坐标系的所述三轴旋转欧拉角；

S62、根据所述三轴旋转欧拉角三轴旋转所述相机坐标，以得到所述世界坐标平行坐标系；

S63、根据世界坐标系平行坐标系处理得到旋转向量、平移向量。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标方法，其特征在于，所述步骤S7包括：

S71、根据所述旋转向量，利用下述逻辑求取所述相机坐标系下XYZ轴的旋转角：

S72、处理所述XYZ轴的旋转角、所述旋转向量及所述平移向量，以得到相机在世界坐标系下的坐标，据以作为已知相机坐标。

6.一种基于无人机图像计算像素点高斯坐标系统，其特征在于，所述系统包括：

预置摄像无人机，用以通过不同角度拍摄目标区域，以得到不少于2份的图像数据，并录制视频，其中，获取目标区域数据，据以得到地形数据及坡度数据，根据所述地形数据设置预置无人机的飞行高度，根据所述坡度数据调整摄像头至预设拍摄角度；

特征点模块，用以从所述图像数据中提取不少于2个的特征点，据以处理得所述特征点的像素点及高斯坐标点，所述特征点模块与所述预置摄像无人机连接，其中，从所述预置无人机拍摄的2幅图片中选择4个所述特征点；处理所述特征点以得到所述像素点及所述高斯坐标点；

相机标定模块，用以获取标定图片，以预置相机标定工具处理所述标定图片，以获取所述相机的内参、径向畸变参数及切向畸变参数，据以对所述相机进行标定操作，其中，获取黑白格图片；与预置终端打开所述黑白格图片并全屏显示；利用无人机相机从不同角度拍摄预设张数的所述黑白格图片；利用MatLab相机标定工具箱处理所述黑白格图片，以得到所述相机的内参、所述径向畸变参数、所述切向畸变参数；

初始计算模块，用以利用PNP处理所述所述相机的内参、径向畸变参数及切向畸变参数及所述特征点的像素点及高斯坐标点，以得到初始计算结果，所述初始计算模块与所述相机标定模块及所述特征点模块连接；

特征矩阵模块，用以处理所述初始计算结果，以获取特征矩阵数据，所述特征矩阵模块与所述初始计算模块连接；

旋转平移向量模块，用以根据所述特征矩阵数据处理得到相机坐标系的三轴旋转欧拉角，据以三轴旋转所述相机坐标以得到世界坐标平行坐标系，以得到旋转向量及平移向量，所述旋转平移向量模块与所述特征矩阵模块连接；

相机坐标模块，用以根据所述旋转向量求取相机坐标系下的三坐标旋转角，处理所述三坐标旋转角、所述旋转向量及所述平移向量，以得到相机坐标；

目标点高斯坐标获取模块，用以利用预置逻辑关系处理获取目标点与相机间射线，据以处理得到目标点高斯坐标，所述目标点高斯坐标获取模块与所述相机坐标模块、所述特征点模块、所述旋转平移向量模块连接，其中，根据目标点在二维图像中的像素坐标(u,v)，利用下述逻辑处理得到所述目标点在相机坐标系中位置(Xxm,Yxm,Zxm)：

Xxm＝(u-u0)*F/fx

Yxm＝(v-v0)*F/fy

Zxm＝F

其中，F为无人机搭载相机的镜头焦距，单位为毫米，fx、fy、u0、v0为相机的内参矩阵；

根据所述三坐标旋转角绕XYZ轴进行旋转处理所述目标点在相机坐标系中位置(Xxm,Yxm,Zxm)，以得到目标点在世界坐标系下的坐标(Xm,Ym,Zm)，据以处理得到所述射线，其中，所述射线的条数与所述预置无人机的数目相适配；

取所述射线相交的一点或者两条所述射线距离最近点，以作为所述目标点高斯坐标。