專利名稱：機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別涉及一種機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為地理空間信息的主要手段之一，攝影測(cè)量發(fā)展到目前的新一代集群式數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，處理效率有了很大的提高，但是仍然落后于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)空間數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)時(shí)性的要求，尤其是當(dāng)災(zāi)害、突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，“時(shí)間就是生命，時(shí)間就是財(cái)產(chǎn)”，這時(shí)各項(xiàng)工作的開(kāi)展對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的要求非常急迫，希望是飛機(jī)飛到哪里就能得到哪里的三維空間數(shù)據(jù)，飛機(jī)落地就能利用這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)相關(guān)工作的開(kāi)展，目前即使是最快的新一代集群式攝影測(cè)量系統(tǒng)也無(wú)法滿足這樣的要求。相比于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)獲取的周期性特點(diǎn)，機(jī)載航空影像的獲取具有靈活、快速、便捷等優(yōu)點(diǎn)，哪里需要就飛到哪里，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取的首選數(shù)據(jù)源。以機(jī)載航空影像作為實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理的數(shù)據(jù)源，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。顯然，機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理(在航飛過(guò)程中一邊獲取數(shù)據(jù)一邊進(jìn)行處理，飛機(jī)落地即能提交處理結(jié)果)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，迅速了解觀測(cè)區(qū)的情況，無(wú)論是對(duì)民用還是國(guó)防軍事，對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪還是應(yīng)急響應(yīng)，都具有重要的意義。攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，可以說(shuō)沒(méi)有計(jì)算機(jī)的發(fā)展，就沒(méi)有攝影測(cè)量目前的發(fā)展。新一代集群式數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的建立正是充分利用了當(dāng)前通用計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新成果，包括集群式計(jì)算機(jī)、海量存儲(chǔ)、高速以太網(wǎng)等，將攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理的效率提高到一個(gè)新的水平，比傳統(tǒng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站提高8 10倍。但是基于集群計(jì)算機(jī)的新一代攝影測(cè)量系統(tǒng)，由于體積大、功耗大，而且存在多次數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)處理過(guò)程復(fù)雜，因此不適合機(jī)載運(yùn)行實(shí)時(shí)處理。針對(duì)上述問(wèn)題，提出便于實(shí)際應(yīng)用的機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理裝置和方法，是本領(lǐng)域急需解決的重大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提出了一種機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳輸與控制板和三個(gè)數(shù)據(jù)處理板，三個(gè)數(shù)據(jù)處理板分別是用于影像色彩質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于影像幾何質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于全景圖拼接的數(shù)據(jù)處理板；
所述數(shù)據(jù)傳輸與控制板包括FPGA控制模塊，及以FPGA控制模塊為核心設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、影像數(shù)據(jù)輸入接口、POS數(shù)據(jù)輸入接口、三個(gè)PCIE接口，三個(gè)數(shù)據(jù)處理板分別通過(guò)一個(gè)PCIE接口與數(shù)據(jù)傳輸與控制板連接；航空相機(jī)采集的地面影像數(shù)據(jù)經(jīng)影像數(shù)據(jù)輸入接口輸入后經(jīng)FPGA控制模塊存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)經(jīng)POS數(shù)據(jù)輸入接口輸入后經(jīng)FPGA控制模塊存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；FPGA控制模塊讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的地面影像數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，對(duì)地面影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，將所得影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)整合，所得整合數(shù)據(jù)經(jīng)PCIE接口分別發(fā)送到三個(gè)數(shù)據(jù)處理板；
所述數(shù)據(jù)處理板包括控制模塊，及以控制模塊為核心設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、HDMI顯示接口、硬盤接口和PCIE接口，所述控制模塊采用集成ARM微處理器和DSP微處理器的芯片；數(shù)據(jù)傳輸與控制板發(fā)送的整合數(shù)據(jù)經(jīng)PCIE接口輸入ARM微處理器，ARM微處理器從整合數(shù)據(jù)分離出的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；ARM微處理器調(diào)用DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行處理，DSP微處理器所得處理結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，DSP微處理器在處理完成后向ARM微處理器發(fā)送完成消息，ARM微處理器接到完成消息后從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取處理結(jié)果，并將處理結(jié)果經(jīng)硬盤接口送入硬盤進(jìn)行存儲(chǔ)和經(jīng)HDMI顯示接口送入顯示器進(jìn)行顯示；DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行的處理，是影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接，在影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接時(shí)直接采用POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解算。而且，數(shù)據(jù)傳輸與控制板的影像數(shù)據(jù)輸入接口采用CameraLink接口，POS數(shù)據(jù)輸入接口采用RS484接口。本發(fā)明所提供機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)安裝于航空飛行平臺(tái)上，通過(guò)航空相機(jī)對(duì)地面拍照獲取地面影像數(shù)據(jù)，同時(shí)POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生航攝儀的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)這兩種數(shù)據(jù)分別通過(guò)CameraLink和RS484接口直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸與控制板，數(shù)據(jù)傳輸與控制板對(duì)影像進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，然后把兩種數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送到三個(gè)PCIE端口，三塊數(shù)據(jù)處理板同時(shí)接收來(lái)自PCIE端口的數(shù)據(jù)并分別進(jìn)行影像色彩質(zhì)量評(píng)定處理、影像幾何質(zhì)量評(píng)定處理和全景圖拼接處理，最后三塊數(shù)據(jù)處理板分別儲(chǔ)存處理結(jié)果并在顯示器上顯示處理結(jié)果。本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)于機(jī)載攝影測(cè)量實(shí)時(shí)處理，其目標(biāo)明確，數(shù)據(jù)處理內(nèi)容比較固定，采用以專門應(yīng)用為目的的嵌入式系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)載攝影測(cè)量實(shí)時(shí)處理，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，包括系統(tǒng)體積小、功耗低、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)，便于機(jī)上裝備。并且，本發(fā)明可以直接采用POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解算，替代傳統(tǒng)攝影測(cè)量方法中的空三解算，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)攝影測(cè)量并獲取處理結(jié)果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)載實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理流程圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的高速數(shù)據(jù)傳輸與控制流程圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理流程圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的原理圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)傳輸與控制板結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理板結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例的提供機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸與控制板、數(shù)據(jù)處理板等板卡，具體實(shí)施時(shí)，還可以配以外接電源、存儲(chǔ)設(shè)備、顯示設(shè)備等外圍硬件。用于影像色彩質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于影像幾何質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于全景圖拼接的數(shù)據(jù)處理板在圖中分別記為數(shù)據(jù)處理板1、數(shù)據(jù)處理板2、數(shù)據(jù)處理板3。參見(jiàn)圖2，航攝相機(jī)拍攝影像的同時(shí)，POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)(包括位置和姿態(tài)數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)傳輸與控制板讀取地面影像數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，然后交由數(shù)據(jù)處理板1、數(shù)據(jù)處理板2、數(shù)據(jù)處理板3分別進(jìn)行影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定和全景圖拼接實(shí)時(shí)處理等，建立了專門的運(yùn)行環(huán)境。處理結(jié)果可輸出到存儲(chǔ)設(shè)備、顯示設(shè)備，實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備采用硬盤，顯示設(shè)備采用顯示器。參見(jiàn)圖6，實(shí)施例的數(shù)據(jù)傳輸與控制板是基于FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA芯片具有很強(qiáng)的并行處理能力，有利于快速接收并分發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸與控制板中，采用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)控制模塊，以FPGA控制模塊為核心設(shè)置的外圍電路都與FPGA控制模塊分別連接，包括連接航空相機(jī)的CameraLink接口、接收POS系統(tǒng)所產(chǎn)生外方位元素的RS484接口、用于作為內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(DDR2)、用于向數(shù)據(jù)處理板傳輸數(shù)據(jù)的PCIE接口，此外還有外接電源輸入接口(DC IN)、為數(shù)據(jù)處理板供電的電源輸出接口(DC OUT)、下載程序到FPGA芯片的JTAG接口、電路復(fù)位鍵(RESET)等等。所有接口都與FPGA芯片相連接，由FPGA進(jìn)行統(tǒng)一的控制調(diào)度，最終能夠?qū)Υ髷?shù)據(jù)量進(jìn)行高速處理，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速接收與分發(fā)。參見(jiàn)圖3，從航攝相機(jī)和POS系統(tǒng)上傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸與控制板的數(shù)據(jù)量很大，需要在短時(shí)間內(nèi)由數(shù)據(jù)傳輸與控制板接收到板卡的內(nèi)存，經(jīng)過(guò)處理后再發(fā)送到三個(gè)PCIE端口。由數(shù)據(jù)傳輸與控制板實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸控制及預(yù)處理具體過(guò)程包括接收來(lái)自航攝相機(jī)通過(guò)CameraLink接口傳輸過(guò)來(lái)的地面影像數(shù)據(jù)以及POS系統(tǒng)通過(guò)RS484接口傳輸過(guò)來(lái)的航攝外方位元素，并存入數(shù)據(jù)傳輸與控制板的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；由板卡控制中心，即FPGA控制模塊，讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的地面影像數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的地理影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；FPGA控制模塊把所得影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)整合并同時(shí)發(fā)送到三個(gè)PCIE端口。具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)先設(shè)計(jì)預(yù)處理程序，通過(guò)JTAG接口下載到FPGA控制模塊，即可由FPGA控制模塊進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的地理影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。具體實(shí)施時(shí)，預(yù)處理操作可以采用圖像縮放、圖像濾波等處理，由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要制作具有相應(yīng)預(yù)處理功能的FPGA工程后，通過(guò)JTAG接口下載到FPGA控制模塊即可。參見(jiàn)圖7，實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理板是基于ARM+DSP技術(shù)設(shè)計(jì)，控制模塊采用集成ARM微處理器與DSP微處理器的芯片，以控制模塊為核心設(shè)置的外圍電路都與控制模塊分別連接。實(shí)際電路中，控制模塊是一塊ARM+DSP的集成芯片，外圍電路直接與這塊芯片連接，而具體所有的外圍接口通信都是ARM微處理器來(lái)處理，DSP微處理器的主要作用是做高速運(yùn)算，ARM微處理器和DSP微處理器的協(xié)作運(yùn)行在實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行。外圍電路包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(DDR2)、用于顯示處理結(jié)果的HDMI顯示接口(高清晰度多媒體接口)、用于存儲(chǔ)處理結(jié)果的硬盤接口( SATA接口)、用于接收來(lái)自數(shù)據(jù)傳輸與控制板的整合數(shù)據(jù)的PCIE接口，除此之外還有用于給數(shù)據(jù)處理板上操作系統(tǒng)的SD卡接口、下載程序的JTAG接口、電路復(fù)位鍵(RESET )、外接電源輸入端(DC IN)、存儲(chǔ)DSP微處理器所用實(shí)施處理程序的片外存儲(chǔ)器FLASH等等。為了便于調(diào)試，還可設(shè)置用于連接調(diào)試終端的RS232接口，調(diào)試終端可以采用通用計(jì)算機(jī)。設(shè)置RS232接口后，在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)一根串口線就可以實(shí)現(xiàn)板卡與通用計(jì)算機(jī)連接，通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行終端軟件就可以控制板卡，可以方便地修改板卡配置、下載程序，以及顯示板卡運(yùn)行過(guò)程中的中間信息。具體實(shí)施時(shí)，可以通過(guò)SD卡接口在數(shù)據(jù)處理板上安裝Iinux操作系統(tǒng)，能方便實(shí)現(xiàn)對(duì)各種接口的驅(qū)動(dòng)，而DSP微處理器具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力。ARM微處理器上的操作系統(tǒng)是存儲(chǔ)在SD卡里面，上電后通過(guò)SD卡載入，而DSP微處理器所用實(shí)現(xiàn)處理的算法程序則是通過(guò)JTAG接口下載到DSP對(duì)應(yīng)的片外存儲(chǔ)器FLASH中，在ARM微處理器調(diào)用DSP微處理器時(shí)，DSP微處理器從片外存儲(chǔ)器FLASH載入相應(yīng)算法程序，然后讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理板的PCIE接口和數(shù)據(jù)傳輸與控制板的PCIE接口插接，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理板和數(shù)據(jù)傳輸與控制板的連接。數(shù)據(jù)處理板通過(guò)PCIE接口獲取數(shù)據(jù)后，進(jìn)行處理，將處理結(jié)果保存到硬盤和顯示到顯示器。實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理板有三塊，分別完成影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定和全景圖拼接，三塊數(shù)據(jù)處理板在硬件上完全一樣，只是調(diào)用的處理程序有區(qū)別。注意，這里拼接生成的全景圖，不是正射影像，但是具有一定精度的地理參考，可以滿足應(yīng)急的需要。參見(jiàn)圖4，由數(shù)據(jù)處理板實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)接收及高速處理過(guò)程，用來(lái)實(shí)時(shí)處理從數(shù)據(jù)傳輸板接收過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，過(guò)程包括數(shù)據(jù)傳輸與控制板發(fā)送的整合數(shù)據(jù)經(jīng)PCIE接口輸入ARM微處理器，ARM微處理器從整合數(shù)據(jù)解析分離出的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；ARM微處理器調(diào)用DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行處理，DSP微處理器所得處理結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，DSP微處理器處理完成后向ARM微處理器發(fā)送完成消息，ARM微處理器接到完成消息后從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取處理結(jié)果，并將處理結(jié)果經(jīng)硬盤接口送入硬盤進(jìn)行存儲(chǔ)和經(jīng)HDMI顯示接口送入顯示器進(jìn)行顯示；DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行的處理，是影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接，在影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接時(shí)直接采用POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解算。具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用軟件技術(shù)預(yù)先設(shè)計(jì)影像色彩質(zhì)量評(píng)價(jià)、影像幾何質(zhì)量評(píng)價(jià)、拼接全景圖分別的算法程序，通過(guò)JTAG接口下載到三個(gè)數(shù)據(jù)處理板各自DSP芯片對(duì)應(yīng)的FLASH存儲(chǔ)器中，調(diào)用DSP微處理器時(shí)即可由DSP微處理器加載FLASH存儲(chǔ)器中相應(yīng)的算法程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接處理。影像色彩質(zhì)量評(píng)定旨在對(duì)所獲取影像的清晰度、亮度、對(duì)比度、色調(diào)飽和度及是否存在陰影和云遮擋的部分進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；影像幾何質(zhì)量評(píng)定旨在檢測(cè)可能存在漏拍、影像重疊度不夠、旋偏角過(guò)大等情況，如能在飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)計(jì)算出航攝漏洞區(qū)域，指導(dǎo)實(shí)時(shí)補(bǔ)飛，則可以大幅節(jié)省數(shù)據(jù)獲取成本；全景圖拼接處理旨在利用POS系統(tǒng)提供的外方位元素及影像數(shù)據(jù)對(duì)各影像進(jìn)行實(shí)時(shí)鑲嵌，實(shí)現(xiàn)數(shù)字影像圖的在線拼接，航攝任務(wù)完成即可得到整個(gè)地區(qū)的全景圖。具體算法實(shí)現(xiàn)屬于現(xiàn)有技術(shù)，由于本發(fā)明的硬件具有實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，具有高速處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理方法。傳統(tǒng)攝影測(cè)量方法需要空三解算，而空三解算需要所有數(shù)據(jù)全部到位的情況下才能實(shí)施，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)攝影測(cè)量。本發(fā)明利用POS系統(tǒng)提供的外方位元素結(jié)合影像直接進(jìn)行解算，可以避免空三，在數(shù)據(jù)獲取的同時(shí)即可進(jìn)行處理。在影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接時(shí)，都直接采用POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解算。這種方法與傳統(tǒng)攝影測(cè)量處理方法本質(zhì)不同，即采用直接定向法
6代替?zhèn)鹘y(tǒng)的攝影測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)直接定向，完成實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理。這樣雖然精度略有損失，但在實(shí)時(shí)性方面具有重要意義。實(shí)際上，影像色彩質(zhì)量評(píng)定只需要影像預(yù)處理數(shù)據(jù)，影像幾何質(zhì)量評(píng)定只需要航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，全景圖拼接處理需要影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，但為了傳輸和處理數(shù)據(jù)方便，數(shù)據(jù)傳輸與控制板仍然把影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)整合后，將同樣的整合數(shù)據(jù)發(fā)到三塊數(shù)據(jù)處理板。DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)后，根據(jù)算法程序選擇需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。參見(jiàn)圖5，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，機(jī)載實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理流程為在航拍過(guò)程中每隔一段時(shí)間航攝相機(jī)會(huì)對(duì)地面進(jìn)行拍攝獲取原始的地面影像數(shù)據(jù)，同時(shí)POS系統(tǒng)獲取航攝外方位元素(位置和姿態(tài))，連同地面影像數(shù)據(jù)一起發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸與控制板，數(shù)據(jù)傳輸與控制板接收數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，進(jìn)行影像預(yù)處理，然后整合后同時(shí)發(fā)送到三個(gè)PCIE端口，三塊數(shù)據(jù)處理板分別接收數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理，包括影像顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)、影像幾何質(zhì)量評(píng)價(jià)以及影像拼接處理，存儲(chǔ)并在顯示設(shè)備上輸出處理結(jié)果。上述所有過(guò)程將會(huì)在下一次航拍的地面影像數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)全部到達(dá)數(shù)據(jù)傳輸與控制板之前處理完畢。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)傳輸與控制板和三個(gè)數(shù)據(jù)處理板，三個(gè)數(shù)據(jù)處理板分別是用于影像色彩質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于影像幾何質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)處理板、用于全景圖拼接的數(shù)據(jù)處理板；所述數(shù)據(jù)傳輸與控制板包括FPGA控制模塊，及以FPGA控制模塊為核心設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、影像數(shù)據(jù)輸入接口、POS數(shù)據(jù)輸入接口、三個(gè)PCIE接口，三個(gè)數(shù)據(jù)處理板分別通過(guò)一個(gè)PCIE接口與數(shù)據(jù)傳輸與控制板連接；航空相機(jī)采集的地面影像數(shù)據(jù)經(jīng)影像數(shù)據(jù)輸入接口輸入后經(jīng)FPGA控制模塊存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)經(jīng)POS數(shù)據(jù)輸入接口輸入后經(jīng)FPGA控制模塊存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；FPGA控制模塊讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的地面影像數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)，對(duì)地面影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，將所得影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)整合，所得整合數(shù)據(jù)經(jīng)PCIE接口分別發(fā)送到三個(gè)數(shù)據(jù)處理板；所述數(shù)據(jù)處理板包括控制模塊，及以控制模塊為核心設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、HDMI顯示接口、硬盤接口和PCIE接口，所述控制模塊采用集成ARM微處理器和DSP微處理器的芯片；數(shù)據(jù)傳輸與控制板發(fā)送的整合數(shù)據(jù)經(jīng)PCIE接口輸入ARM微處理器，ARM微處理器從整合數(shù)據(jù)分離出的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；ARM微處理器調(diào)用DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行處理，DSP微處理器所得處理結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，DSP微處理器在處理完成后向ARM微處理器發(fā)送完成消息，ARM微處理器接到完成消息后從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取處理結(jié)果，并將處理結(jié)果經(jīng)硬盤接口送入硬盤進(jìn)行存儲(chǔ)和經(jīng)HDMI顯示接口送入顯示器進(jìn)行顯示；DSP微處理器讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)的影像預(yù)處理數(shù)據(jù)和航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行的處理，是影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接，在影像幾何質(zhì)量評(píng)定或全景圖拼接時(shí)直接采用POS系統(tǒng)同步產(chǎn)生的航攝外方位元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解算。
2.如權(quán)利要求1所述機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)傳輸與控制板的影像數(shù)據(jù)輸入接口采用CameraLink接口，POS數(shù)據(jù)輸入接口采用RS484接口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種機(jī)載航空影像實(shí)時(shí)攝影測(cè)量處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳輸與控制板和三個(gè)數(shù)據(jù)處理板，相機(jī)和POS系統(tǒng)分別獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸與控制板接收相機(jī)和POS系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸與控制板將接收到的數(shù)據(jù)分別發(fā)送到三塊數(shù)據(jù)處理板；三塊數(shù)據(jù)處理板上分別進(jìn)行影像色彩質(zhì)量評(píng)定、影像幾何質(zhì)量評(píng)定和全景圖拼接處理，處理結(jié)果保存到硬盤和顯示到顯示器。本發(fā)明對(duì)于機(jī)載攝影測(cè)量實(shí)時(shí)處理，其目標(biāo)明確，數(shù)據(jù)處理內(nèi)容比較固定，采用以專門應(yīng)用為目的的嵌入式系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)載攝影測(cè)量實(shí)時(shí)處理，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，包括系統(tǒng)體積小、功耗低、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)，便于機(jī)上裝備。
文檔編號(hào)G01C11/30GK102564401SQ20111037508
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者張劍哲, 徐軒, 桂力, 王曉南, 羅迪, 鄭順義, 馬電 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)