本申請涉及攝像測量的領域，尤其涉及一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統。

背景技術：

1、航空攝影測量數據是指通過航空攝影獲取的地表影像數據，這些數據通常用于制作地圖、地形圖、3d模型以及其他地理信息系統（gis）相關的應用。飛行姿態(tài)通常指的是飛行器在空中的相對位置和方向。飛行姿態(tài)可以通過各種傳感器（如陀螺儀、加速度計、磁力計等）來測量，并通過飛行控制系統進行調整。

2、現有技術中，飛行姿態(tài)的變化是影響航空設備航拍圖像質量的重要因素。飛行姿態(tài)的異常變化主要是由于環(huán)境風速，如飛行中突然出現的強側風會導致畫面偏離原定的拍攝目標，影響航拍畫面效果。且飛機在進行轉彎時，如果轉彎過大，會導致飛機的飛行姿態(tài)發(fā)生變化，從而影響拍攝的圖像，造成圖像失真。所以如何在飛行過程中，判斷采集的照片數據是否由于航空設備姿態(tài)變化而出現較大的偏差成為亟需解決的問題。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，采用如下的技術方案：

3、一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，包括步驟：獲取航空設備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設置匹配函數，將匹配函數最大值對應的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；計算各時刻目標區(qū)域的偏離系數，當偏離系數小于預設閾值時，判讀不通過并刪除對應時刻的圖像，當連續(xù)預設幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航；偏離系數的表達式：

4、，其中，表示偏離系數，表示時刻的前幀圖像目標區(qū)域與后幀圖像的目標區(qū)域幾何中心組成的第一向量，表示時刻的前幀圖像采集時的航空設備坐標與后幀圖像采集時航空設備坐標組成的第二向量，表示前幀圖像與后幀圖像的時間差，表示時刻航空設備的飛行速度，為第時刻航空設備的轉動角度，為時刻到時刻，水平面上航空設備在與飛行方向垂直方向上的位移，表示雙曲正切函數，表示航空設備的偏離程度與航空設備飛行的角度變化的同步程度，表示余弦度函數。

5、可選的，匹配函數的表達式為：

6、，其中，表示匹配函數，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數，表示前幀圖像中目標區(qū)域內像素點的個數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內像素點的總數。

7、可選的，匹配函數的表達式為：

8、，其中，表示匹配函數，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數，表示前幀圖像中目標區(qū)域內像素點的個數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內像素點的總數。

9、可選的，目標區(qū)域的設置方法包括：確定中心矩形；對中心矩形內的像素點聚類得到多個聚類簇，每個聚類簇對應一個連通域，計算各連通域的像素點均值與中心矩形內像素點均值的絕對差值，將絕對差值的最大值對應的連通域作為目標區(qū)域。

10、可選的，確定中心矩形的方法為：根據swif算法對歷史數據中相鄰幀圖像進行重疊處理，計算歷史數據中相鄰幀圖像的重合比例；將所有相鄰幀重合比例的均值作為圖像中心矩形的面積比例，得到中心矩形的面積，根據中心矩形的面積及長寬比，得到中心矩形的長和寬，中心矩形的長寬比例與圖像的長寬比例相同，中心矩形的幾何中心與圖像的幾何中心重合。

11、可選的，設置關于聚類的最小可達密度與簇內最小樣本個數的響應函數，根據響應函數最大值對應的最小可達密度距離和簇內最小樣本個數進行聚類；響應函數的表達式為：，其中，表示響應函數，表示簇內最小樣本個數，表示中心矩形內的像素點個數，表示最小可達密度距離，表示中心矩形內的像素值集合，max表示最大值函數，min表示最小值函數。

12、可選的，當連續(xù)預設幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航，返航至目標點處重新進行拍攝，目標點為連續(xù)幀判讀不通過的圖像中第一幀圖像對應的航空設備所在的位置。

13、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測系統，采用如下的技術方案：

14、一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測系統，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現根據上述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法。

15、有益效果為：將上述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法生成計算機程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而，根據存儲器及處理器制作系統，方便使用。

16、本申請具有以下技術效果：

17、1、在航空設備采集圖像的過程中，計算相鄰幀圖像的偏離系數，偏離系數是一個綜合了目標區(qū)域位移、航空設備位移、時間差、飛行速度和轉動角度的度量，用于判斷圖像是否因為航空設備的姿態(tài)變化而出現較大的偏差。如果偏離系數超過預設閾值，表明圖像質量不滿足要求，需要刪除對應時刻的圖像。

18、2、在飛行過程中實時監(jiān)測航空設備在飛行過程中判斷采集的照片數據是否由于航空設備姿態(tài)變化而出現較大的偏差，如果連續(xù)出現較大的偏差，說明此時航空設備的姿態(tài)異常，停止當前采集行為，并返航至出現連續(xù)異常的起始位置重新進行拍攝，相對于飛行完成后再進行照片判讀和重新采集，提高了效率。

技術特征：

1.一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟：獲取航空設備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設置匹配函數，將匹配函數最大值對應的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；

2.根據權利要求1所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，匹配函數的表達式為：，其中，表示匹配函數，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數，表示前幀圖像中目標區(qū)域內像素點的個數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內像素點的總數。

3.根據權利要求1所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，匹配函數的表達式為：，其中，表示匹配函數，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數，表示前幀圖像中目標區(qū)域內像素點的個數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內像素點的總數。

4.根據權利要求1-3任一項所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，目標區(qū)域的設置方法包括：確定中心矩形；對中心矩形內的像素點聚類得到多個聚類簇，每個聚類簇對應一個連通域，計算各連通域的像素點均值與中心矩形內像素點均值的絕對差值，將絕對差值的最大值對應的連通域作為目標區(qū)域。

5.根據權利要求4所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，確定中心矩形的方法為：根據swif算法對歷史數據中相鄰幀圖像進行重疊處理，計算歷史數據中相鄰幀圖像的重合比例；將所有相鄰幀重合比例的均值作為圖像中心矩形的面積比例，得到中心矩形的面積，根據中心矩形的面積及長寬比，得到中心矩形的長和寬，中心矩形的長寬比例與圖像的長寬比例相同，中心矩形的幾何中心與圖像的幾何中心重合。

6.根據權利要求4所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，設置關于聚類的最小可達密度與簇內最小樣本個數的響應函數，根據響應函數最大值對應的最小可達密度距離和簇內最小樣本個數進行聚類；響應函數的表達式為：，其中，表示響應函數，表示簇內最小樣本個數，表示中心矩形內的像素點個數，表示最小可達密度距離，表示中心矩形內的像素值集合，max表示最大值函數，min表示最小值函數。

7.根據權利要求1所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，當連續(xù)預設幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航，返航至目標點處重新進行拍攝，目標點為連續(xù)幀判讀不通過的圖像中第一幀圖像對應的航空設備所在的位置。

8.一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現根據權利要求1-7任一項所述的用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法。

技術總結
本申請涉及攝像測量的領域，尤其涉及一種用于航空攝影數據采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統，方法步驟：獲取航空設備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設置匹配函數，將匹配函數最大值對應的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；計算各時刻目標區(qū)域的偏離系數，當偏離系數小于預設閾值時，判讀不通過并刪除對應時刻的圖像，當連續(xù)預設幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航。本申請具有實時監(jiān)測航空設備采集的照片數據是否由于航空設備姿態(tài)變化而出現較大的偏差的效果。

技術研發(fā)人員：宮雪清,宋修榮,榮坤波
受保護的技術使用者：山東華地測繪地理信息有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19