專利名稱：傾斜地理定位和測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝影測(cè)量，尤其涉及用于采集傾斜圖像和用于測(cè)量物體以及圖像中所 示物體之間的距離的方法和裝置。
背景技術(shù)：
攝影測(cè)量是對(duì)顯示在照片中、尤其是航攝照片中的物體及物體之間進(jìn)行測(cè)量的一 門科學(xué)。通常，攝影測(cè)量包括拍攝地形特征的圖像，并且從其推導(dǎo)數(shù)據(jù)，例如，該數(shù)據(jù)表示所 述圖像中物體之間的相對(duì)距離及物體的尺寸。攝影測(cè)量也可以包括將照片與其它數(shù)據(jù)聯(lián)系 起來(lái)，例如代表緯度和經(jīng)度的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，所述圖像被疊加并且符合特定的空間坐標(biāo)系。
傳統(tǒng)的攝影測(cè)量包括采集和/或獲取正交圖像。諸如照相機(jī)或傳感器這樣的圖 像采集設(shè)備是正交圖像。諸如照相機(jī)或傳感器這樣的圖像采集設(shè)備由諸如飛機(jī)或衛(wèi)星這 樣的運(yùn)載體或平臺(tái)攜帶，并且瞄準(zhǔn)平臺(tái)正下方的和/或從平臺(tái)垂直向下的最底點(diǎn)(nadir point)。圖像中對(duì)應(yīng)于最底點(diǎn)的點(diǎn)或像素是精確地與圖像采集設(shè)備正交的唯一的點(diǎn)/像 素。圖像中所有其它的點(diǎn)或像素實(shí)際上相對(duì)于圖像采集設(shè)備傾斜。當(dāng)點(diǎn)或像素逐漸遠(yuǎn)離最 底點(diǎn)時(shí)，它們相對(duì)于圖像采集設(shè)備愈加地傾斜，并且地面取樣距離(即，對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素或 由每個(gè)像素覆蓋的表面積)也增加。正交圖像中的傾斜導(dǎo)致圖像中的特征畸變，尤其在離 最底點(diǎn)較遠(yuǎn)的圖像中。 該畸變通過(guò)正交校正過(guò)程被消除或補(bǔ)償，實(shí)質(zhì)上，通過(guò)在正網(wǎng)格(orthometric
grid)或坐標(biāo)系上擬合或彎曲正交圖像的每個(gè)像素，所述正交校正過(guò)程從正交圖像中消除
傾斜。所述正交校正過(guò)程產(chǎn)生了圖像，其中所有的像素具有相同的地面取樣距離并且都被
朝北定向。因此，在正交校正圖像上的任何點(diǎn)都可以使用X，Y坐標(biāo)系來(lái)定位，并且只要知道
圖像比例，就能夠計(jì)算出地形特征的長(zhǎng)度和寬度，以及這些特征之間的相對(duì)距離。 盡管正交校正過(guò)程一定程度上補(bǔ)償了正交圖像中的傾斜畸變，但是它在正交校正
的正交圖像中引入了其它不期望的畸變和/或誤差。由于多數(shù)觀察者不習(xí)慣從上方觀察物
體，尤其是地形特征，因此顯示在正交校正過(guò)的正交圖像中的物體可能難以識(shí)別和/或鑒
定。對(duì)于未受培訓(xùn)的觀察者而言正交校正圖像具有許多畸變。實(shí)際上直的道路看上去彎曲，
建筑物可能看上去傾斜。而且，正交校正圖像基本上不包含關(guān)于地形特征的高度信息。為
了識(shí)別這種圖像中的物體和地形特征，正交和/或正交校正正交圖像的解釋和分析通常由
受過(guò)高等培訓(xùn)的分析員來(lái)進(jìn)行，這些人員接受了多年的專門培訓(xùn)并且具有多年的經(jīng)驗(yàn)。 因此，盡管正交和正交校正圖像在攝影測(cè)量中有用，但是它們?nèi)鄙訇P(guān)于其中所示
特征的高度信息，并且要求受過(guò)高等培訓(xùn)的分析員來(lái)解釋圖像所顯示的細(xì)節(jié)。 傾斜圖像是用通常瞄準(zhǔn)或指向攜帶圖像采集設(shè)備的平臺(tái)的側(cè)向或下方的圖像采
集設(shè)備采集的圖像。與正交圖像不同，傾斜圖像顯示了諸如房屋、建筑和/或山脈這樣的地
3形特征的側(cè)部及其頂部。因此，觀察傾斜圖像比觀察正交或正交校正圖像更自然和直觀，甚
至臨時(shí)的觀察者也能夠識(shí)別和解釋顯示在傾斜圖像中的地形特征和其它物體。在傾斜圖像
的前景中的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于所示的表面或物體的較小面積(即，每個(gè)前景像素具有較小的
地面取樣距離)，而背景中的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于所示的表面或物體的較大面積(即，每個(gè)背景
像素具有較大的地面取樣距離)。傾斜圖像采集對(duì)象表面或物體的大致梯形面積或視圖，并
且梯形前景具有基本上比梯形背景小的地面取樣距離(即，更高的分辨率)。 在攝影測(cè)量中傾斜圖像被認(rèn)為幾乎或完全沒(méi)有用處。將不同尺寸的傾斜圖像的前
景像素和背景像素變換為統(tǒng)一的尺寸，并由此在坐標(biāo)系上彎曲該圖像的傳統(tǒng)方法極大地扭
曲了傾斜圖像，并且由此造成了物體的識(shí)別以及在圖像中顯示物體的測(cè)量任務(wù)變得費(fèi)力而
不精確。通過(guò)使用高程模型在傾斜圖像中進(jìn)行地形移位的校正進(jìn)一步扭曲了圖像，由此增
加了進(jìn)行測(cè)量的難度，而減小了任何這樣的測(cè)量的精確度。 因此，盡管在攝影測(cè)量中傾斜圖像被認(rèn)為幾乎或完全沒(méi)有用處，但是它們?nèi)菀妆?理解，并且包含關(guān)于其中所示特征的高度信息。 因此，在本領(lǐng)域中需要一種用于攝影測(cè)量的方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)傾斜圖像中 的地理定位和精確測(cè)量。 而且，在本領(lǐng)域中需要一種用于攝影測(cè)量的方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)圖像中物體 的標(biāo)高和相對(duì)標(biāo)高的測(cè)量。 進(jìn)一步地，在本領(lǐng)域中需要一種用于攝影測(cè)量的方法和裝置，其利用更多直觀的 和自然的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于采集、顯示和測(cè)量物體以及傾斜圖像中所示的物體之間的距離 的一種方法和裝置。 本發(fā)明的一種形式包括一種計(jì)算機(jī)化方法，用于從顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的傾斜圖 像上進(jìn)行測(cè)量，至少一個(gè)輸入設(shè)備連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)文件可由所述計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)訪問(wèn)，所述圖像數(shù)據(jù)文件包括與之對(duì)應(yīng)的采集的圖像和位置數(shù)據(jù)，所述計(jì)算機(jī)化方法 包括 將該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)置于多個(gè)測(cè)量模式的所需一個(gè)之中，配置該所需的測(cè)量模式，以 計(jì)算所需的測(cè)量；在該顯示圖像上選擇起始點(diǎn)；檢索與所述起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；在該 顯示圖像上選擇結(jié)束點(diǎn)；檢索與所述結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；以及計(jì)算該所需的測(cè)量，該 測(cè)量至少部分地取決于所述起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述位置數(shù)據(jù)。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，參考本發(fā)明的實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的上述和其它特征 和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)它們的方式將變得明顯并被完全理解，其中 圖1示出了攜帶本發(fā)明的圖像采集系統(tǒng)的平臺(tái)或運(yùn)載體的一個(gè)實(shí)施例，并且示出
了由此拍攝的典型正交圖像和傾斜圖像； 圖2是圖1的圖像采集系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖； 圖3是圖2的圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4
圖4是圖1的圖像采集系統(tǒng)的示例性輸出數(shù)據(jù)文件的圖示； 圖5是本發(fā)明的圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，所述系統(tǒng)用
于顯示并對(duì)在由圖1的圖像采集系統(tǒng)采集的圖像中所示的物體及物體之間進(jìn)行測(cè)量； 圖6示出了顯示在圖5的系統(tǒng)上的示例性圖像，并且示出了對(duì)在該圖像中所示物
體及物體之間進(jìn)行測(cè)量的本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例； 圖7和8示出了本發(fā)明用于采集傾斜圖像的方法的一個(gè)實(shí)施例； 圖9和10示出了本發(fā)明用于采集傾斜圖像的方法的第二實(shí)施例； 在所有的這幾幅圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。這里闡述的范例以一種形
式說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且該范例不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，尤其參考圖1 ，示出了本發(fā)明用于對(duì)傾斜圖像進(jìn)行采集和地理定位 的裝置的一個(gè)實(shí)施例。裝置10包括攜帶圖像采集和地理定位系統(tǒng)30的平臺(tái)或運(yùn)載體20。
平臺(tái)20，例如飛機(jī)，航天飛機(jī)，火箭，衛(wèi)星，或者任何合適的運(yùn)載體，在表面31的預(yù) 定區(qū)域上方和在表面31上的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定海拔高度攜帶圖像采集系統(tǒng)30，所述表面31 例如為地球表面或者任何感興趣的其它表面。因而，平臺(tái)20能夠在有人駕駛或無(wú)人駕駛情 況下，經(jīng)由例如地球大氣層或外層空間沿著預(yù)定的飛行路徑或路線受控運(yùn)動(dòng)或者飛行。圖 像采集平臺(tái)20包括用于產(chǎn)生和調(diào)節(jié)能量的系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)例如包括一個(gè)或多個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)，燃料電池，太陽(yáng)電池板，和/或電池，為圖像采集系統(tǒng)30提供動(dòng)力。
從圖2中最清楚地看到，圖像采集和地理定位系統(tǒng)30包括圖像采集設(shè)備32a和 32b，全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器34，慣性導(dǎo)航單元(INU) 36，時(shí)鐘38，陀螺儀40，羅盤42和 高度計(jì)44，它們中的每一個(gè)都與圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46互連。 圖像采集設(shè)備32a和32b，例如傳統(tǒng)相機(jī)，數(shù)字相機(jī)，數(shù)字傳感器，電荷耦合器件， 或者其它合適的圖像采集設(shè)備，能夠用攝像或者電子儀器采集圖像。圖像采集設(shè)備32a和 32b所具有的已知或確定的特性包括焦距，傳感器尺寸和長(zhǎng)寬比，徑向畸變和其它畸變項(xiàng)， 主點(diǎn)偏移，像素間距，和對(duì)準(zhǔn)。圖像采集設(shè)備32a和32b分別獲取圖像和發(fā)出圖像數(shù)據(jù)信號(hào) (IDS)48a和48b，該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)于拍攝的特定圖像或照片并且存儲(chǔ)在圖像采集計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)46中，以下更具體地描述。 如圖l所示，圖像采集設(shè)備32a和32b各自具有中心軸A和4，并且安裝到平臺(tái)20 上，使得每一個(gè)軸A和4相對(duì)于水平面P具有偏角9。偏角9實(shí)質(zhì)上是任何傾斜角度， 但是優(yōu)選地從大約20。 (20度)到大約60。 (60度)，并且最優(yōu)選地從大約40。 (40度) 到大約50° (50度)。 GPS接收器34接收全球定位系統(tǒng)信號(hào)52，該信號(hào)由一個(gè)或多個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星 54發(fā)射。GPS信號(hào)52以公知的形式能夠確定平臺(tái)20相對(duì)于表面31的精確位置。GPS接收 器34對(duì)GPS信號(hào)52進(jìn)行譯碼并且發(fā)出位置信號(hào)/數(shù)據(jù)56，該位置信號(hào)/數(shù)據(jù)56至少部分 地取決于GPS信號(hào)52，并指示了平臺(tái)20相對(duì)于表面31的精確位置。對(duì)應(yīng)于圖像采集設(shè)備 32a和32b采集的每個(gè)圖像的位置信號(hào)/數(shù)據(jù)56被圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46接收和存儲(chǔ)。
INU 36是傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航單元，其連接到圖像采集設(shè)備32a和32b和/或平臺(tái)20， 并且檢測(cè)圖像采集設(shè)備32a和32b和/或平臺(tái)20的速度的變化，包括平動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)速
5度。INU 36將表示速度和/或速度變化的速度信號(hào)/數(shù)據(jù)58發(fā)送到存儲(chǔ)速度信號(hào)/數(shù)據(jù) 58的圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46，該速度信號(hào)/數(shù)據(jù)58對(duì)應(yīng)于由圖像采集設(shè)備32a和32b采 集并且被圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46接收和存儲(chǔ)的每個(gè)圖像。 時(shí)鐘38保持準(zhǔn)確的時(shí)間測(cè)量值(有效時(shí)間)，該時(shí)間測(cè)量值用于對(duì)圖像采集和地 理定位系統(tǒng)30中的事件進(jìn)行同步。時(shí)鐘38提供了時(shí)間數(shù)據(jù)/時(shí)鐘信號(hào)62，所述時(shí)間數(shù)據(jù) /時(shí)鐘信號(hào)62表示圖像采集設(shè)備32a和32b拍攝圖像的準(zhǔn)確時(shí)間。時(shí)間數(shù)據(jù)62也被提供 給圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46并由圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46存儲(chǔ)?？蛇x地，時(shí)鐘38與圖像采集 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46集成在一起，例如時(shí)鐘軟件程序。 陀螺儀40是在飛機(jī)上和/或用于飛機(jī)的商業(yè)導(dǎo)航系統(tǒng)中很常見(jiàn)的傳統(tǒng)的陀螺儀。 陀螺儀40提供的信號(hào)包括俯仰信號(hào)64，滾動(dòng)信號(hào)66和偏航信號(hào)68，其分別表示平臺(tái)20的 俯仰，滾動(dòng)和偏航。對(duì)應(yīng)于圖像采集設(shè)備32a和32b采集的每個(gè)圖像的俯仰信號(hào)64，滾動(dòng)信 號(hào)66和偏航信號(hào)68被圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46接收和存儲(chǔ)。 羅盤42，例如傳統(tǒng)的電子羅盤，指示平臺(tái)20的航向。羅盤42發(fā)出表示平臺(tái)20航 向的航向信號(hào)/數(shù)據(jù)72。圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46接收和存儲(chǔ)該航向信號(hào)/數(shù)據(jù)72，該航 向信號(hào)/數(shù)據(jù)72對(duì)應(yīng)于圖像采集設(shè)備32a和32b采集的每個(gè)圖像。 高度計(jì)44指示平臺(tái)20的海拔高度。高度計(jì)44發(fā)出海拔高度信號(hào)/數(shù)據(jù)74，圖像 采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46接收和存儲(chǔ)該海拔高度信號(hào)/數(shù)據(jù)74，該海拔高度信號(hào)/數(shù)據(jù)74對(duì)應(yīng) 于圖像采集設(shè)備32a和32b采集的每個(gè)圖像。 如圖3所示，圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46，例如傳統(tǒng)的膝上型個(gè)人電腦，包括存儲(chǔ)器 82，輸入設(shè)備84a和84b，顯示設(shè)備86，和輸入和輸出(1/0)端口88。圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 46運(yùn)行圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90，該軟件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中。圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46在其 操作期間使用和/或計(jì)算的數(shù)據(jù)也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中，并且存儲(chǔ)器82包括，例如非易失性 只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，硬盤存儲(chǔ)器，移動(dòng)存儲(chǔ)卡和/或其它合適的記憶體存儲(chǔ)設(shè)備 和/或介質(zhì)。輸入設(shè)備84a和84b，例如鼠標(biāo)，鍵盤，控制桿等，使得能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，以 及用戶和由圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46運(yùn)行的軟件之間的交互作用。顯示設(shè)備86，例如液晶顯 示器或陰極射線管，向圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46的用戶顯示信息。1/0端口 88，例如串行和 并行數(shù)據(jù)輸入和輸出端口，使得能夠向圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46輸入和/或從其輸出數(shù)據(jù)。
上述的每一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)都連接到圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46。更具體地，圖像數(shù)據(jù)信 號(hào)48，位置信號(hào)56，速度信號(hào)58，時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64，66和68，航向 信號(hào)72和海拔高度信號(hào)74通過(guò)I/O端口 88被接收并且存儲(chǔ)在圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46的 存儲(chǔ)器82中。 在使用時(shí)，圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46運(yùn)行圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90，該軟件通?？刂?對(duì)上述數(shù)據(jù)信號(hào)的讀取、操作和存儲(chǔ)。更具體地，圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90讀取圖像數(shù)據(jù)信 號(hào)48a和48b，并將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中。表示在獲取圖像瞬間的存在狀態(tài)的位置信號(hào) 56，速度信號(hào)58，時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64， 66和68，航向信號(hào)72和海拔 高度信號(hào)74中的每一個(gè)由圖像采集設(shè)備32a和32b獲取和采集，并且對(duì)應(yīng)于表示所采集的 圖像的特定圖像數(shù)據(jù)信號(hào)48a和48b，這些信號(hào)通過(guò)I/0端口 88由圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46 接收。運(yùn)行圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90的圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46將圖像采集信號(hào)92發(fā)送到 圖像采集設(shè)備32a和32b，由此導(dǎo)致這些設(shè)備在至少部分取決于平臺(tái)20速度的預(yù)定位置和/或以預(yù)定時(shí)間間隔獲取或采集圖像。 圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90按照需要對(duì)前述信號(hào)進(jìn)行解碼并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82 中，并且使得該數(shù)據(jù)信號(hào)與相應(yīng)的圖像信號(hào)48a和48b相關(guān)聯(lián)。因此，可以知道圖像采集設(shè) 備32a和32b采集的每個(gè)圖像的海拔高度，就俯仰、滾動(dòng)和偏航而言的定向，圖像采集設(shè)備 32a和32b相對(duì)于表面31的位置，即，經(jīng)度和諱度。 經(jīng)由圖像采集路線駕駛或者以其它方式引導(dǎo)平臺(tái)20，所述圖像采集路線經(jīng)過(guò)表面 31的特定區(qū)域上方，例如地球或另一行星表面的預(yù)定區(qū)域。優(yōu)選地，平臺(tái)20的圖像采集路 線與感興趣區(qū)域的至少一個(gè)邊界成直角。平臺(tái)20和/或圖像采集設(shè)備32a，32b經(jīng)過(guò)感興 趣區(qū)域上方的次數(shù)至少部分取決于該區(qū)域的大小以及在采集的圖像中所需的細(xì)節(jié)量。以下 更具體地描述平臺(tái)20的圖像采集路線的特定細(xì)節(jié)。 當(dāng)平臺(tái)20經(jīng)過(guò)感興趣區(qū)域上方時(shí)，大量?jī)A斜圖像被圖像采集設(shè)備32a和32b采 集。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，以預(yù)定的圖像獲取時(shí)間間隔，圖像采集設(shè)備32a和 32b采集或獲取圖像，所述時(shí)間間隔至少部分取決于平臺(tái)20的速度。 圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46的存儲(chǔ)器82通過(guò)I/O端口 88接收并存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于獲取的 每個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)48a和48b。類似地，圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46的存儲(chǔ)器82通過(guò) I/O端口 88接收并存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于采集的每個(gè)圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)(即，圖像數(shù)據(jù)信號(hào)48，位置信 號(hào)56，速度信號(hào)58，時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64，66，68，航向信號(hào)72和海拔 高度信號(hào)74)。因此，在采集每個(gè)圖像的準(zhǔn)確時(shí)刻，圖像采集設(shè)備32a和32b相對(duì)于表面32 的位置被記錄在存儲(chǔ)器82中，并且與相應(yīng)的采集圖像相關(guān)聯(lián)。 如圖1所示，圖像采集設(shè)備32a和32b相對(duì)于地球的位置對(duì)應(yīng)于正交圖像102的 最底點(diǎn)N。因此，正交圖像102的最底點(diǎn)N的精確地理位置由位置信號(hào)56，速度信號(hào)58，時(shí) 間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64， 66， 68，航向信號(hào)72和海拔高度信號(hào)74表示。一 旦正交圖像102的最底點(diǎn)N已知，可以用公知的方式確定圖像102內(nèi)任何其它像素或點(diǎn)的 地理位置。 當(dāng)圖像采集設(shè)備32a和32b采集諸如傾斜圖像104a和104b (圖1)的傾斜圖像時(shí)， 圖像采集設(shè)備32a和32b相對(duì)于表面31的位置類似地分別由位置信號(hào)56，速度信號(hào)58，時(shí) 間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64， 66， 68，航向信號(hào)72，海拔高度信號(hào)74和圖像采集 設(shè)備32a和32b的主軸線A和A2的已知偏角9表示。 特別應(yīng)當(dāng)注意的是，校準(zhǔn)過(guò)程使圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90能夠結(jié)合校正系數(shù)和/或 能夠?qū)D像采集設(shè)備32固有的或由其引起的任何誤差進(jìn)行校正，例如由于校準(zhǔn)的焦距，傳 感器尺寸，徑向畸變，主點(diǎn)偏移，和對(duì)準(zhǔn)弓I起的誤差。 圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90產(chǎn)生并在存儲(chǔ)器82中存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)輸出圖像和數(shù)據(jù)文 件120。更具體地，圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90將圖像數(shù)據(jù)信號(hào)48a，48b和定向數(shù)據(jù)信號(hào)(即， 圖像數(shù)據(jù)信號(hào)48，位置信號(hào)56，速度信號(hào)58，時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)62，俯仰、滾動(dòng)和偏航信號(hào)64， 66，68，航向信號(hào)72和海拔高度信號(hào)74)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120。如 圖4所示，輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120包含對(duì)應(yīng)于采集的傾斜圖像的多個(gè)采集圖像文件115
12，…，In，和與之對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)CpM，CpD2，…，CpDn。 圖像和數(shù)據(jù)文件120的圖像文件I" 12，…，In實(shí)際上以計(jì)算機(jī)可讀的任何圖像或 圖形文件格式被存儲(chǔ)，例如JPEG， TIFF， GIF， BMP，或者PDF文件格式，并且與同樣作為計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)CpM， CPD2，…，Cp。n相互參照?？蛇x地，位置數(shù)據(jù)CpM， CPD2，， Cp。n以公知的方式嵌入到相應(yīng)的圖像文件Ipl2，…，In中。然后由圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件90
或者由后處理過(guò)程對(duì)圖像數(shù)據(jù)文件120進(jìn)行處理，以校正誤差，例如由于飛行路線偏移導(dǎo) 致的誤差和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的其它誤差。之后，圖像數(shù)據(jù)文件120準(zhǔn)備好用于顯
示所采集圖像中描述的物體，并對(duì)所采集圖像中描述的物體及物體之間進(jìn)行測(cè)量，包括該 物體的高度測(cè)量。 現(xiàn)在參考圖5，圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130，例如傳統(tǒng)的臺(tái)式個(gè)人電腦或者警 車中的移動(dòng)電腦終端，包括存儲(chǔ)器132，輸入設(shè)備134a和134b，顯示設(shè)備136，和網(wǎng)絡(luò)連接 器138。圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130運(yùn)行圖像顯示和分析軟件140，該軟件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器132 中。存儲(chǔ)器132包括，例如非易失性只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，硬盤存儲(chǔ)器，移動(dòng)存儲(chǔ)卡 和/或其它合適的記憶體存儲(chǔ)設(shè)備和/或介質(zhì)。輸入設(shè)備134a和134b，例如鼠標(biāo)，鍵盤，控 制桿等，允許數(shù)據(jù)的輸入，并使用戶與圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130運(yùn)行的圖像顯示和 分析軟件140之間能夠進(jìn)行交互作用。顯示設(shè)備136，例如液晶顯示器或陰極射線管，向圖 像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130的用戶顯示信息。網(wǎng)絡(luò)連接器138將圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)130連接到網(wǎng)絡(luò)(未示出)，例如局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，因特網(wǎng)和/或萬(wàn)維網(wǎng)。
現(xiàn)在參考圖6，在使用中，運(yùn)行圖像顯示和分析軟件140的圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)130訪問(wèn)一個(gè)或多個(gè)例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接器138，軟盤驅(qū)動(dòng)器，移動(dòng)存儲(chǔ)卡或其它適當(dāng)方 式讀入存儲(chǔ)器132中的輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120。此后，在圖像顯示和分析軟件140的控制 下，輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120的一個(gè)或多個(gè)采集圖像I" 12，…，In作為顯示傾斜圖像142被 顯示。在大約相同的時(shí)間，對(duì)應(yīng)于顯示傾斜圖像142的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)部分CpM， CPD2，…，
CpDn被讀入到存儲(chǔ)器132的可訪問(wèn)部分。 特別應(yīng)當(dāng)注意的是，基本上當(dāng)采集時(shí)對(duì)顯示傾斜圖像142進(jìn)行顯示，即顯示的圖 像142沒(méi)有針對(duì)任何坐標(biāo)系彎曲或擬合，也沒(méi)有被正交校正。圖像顯示和分析軟件140并 不為了能夠測(cè)量圖像中顯示的物體而針對(duì)一個(gè)坐標(biāo)系彎曲顯示的圖像142，而是通常通過(guò)
參考輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120的數(shù)據(jù)部分CpM，CpD2，…，Cp。n和使用一個(gè)或多個(gè)下文中將具
體說(shuō)明的投影方程計(jì)算那些所選像素的位置和/或地理位置，來(lái)確定僅根據(jù)需要而選擇的 或"在空中"選擇的像素的地理位置。 通常，顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130的用戶通過(guò)選擇圖像顯示和分析軟件140中提 供的幾個(gè)可用測(cè)量模式中的一個(gè)，對(duì)顯示在顯示傾斜圖像142中的物體及其之間進(jìn)行測(cè) 量。用戶例如通過(guò)訪問(wèn)一系列下拉菜單或工具欄M，或者通過(guò)鍵盤命令選擇所需的測(cè)量模 式。圖像顯示和分析軟件140提供的測(cè)量模式包括，例如，距離模式，其能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)或多 個(gè)選擇點(diǎn)之間的距離；面積模式，其能夠測(cè)量由若干選擇的和互連的點(diǎn)包圍的面積；高度 模式，其能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)或多個(gè)選擇點(diǎn)之間的高度；和標(biāo)高模式，其能夠測(cè)量一個(gè)選擇點(diǎn)相對(duì) 于一個(gè)或多個(gè)其它選擇點(diǎn)的標(biāo)高變化。 當(dāng)選擇所需的測(cè)量模式之后，圖像顯示和分析軟件140的用戶用輸入設(shè)備134a， 134b中的一個(gè)在顯示圖像142上選擇起始點(diǎn)或開(kāi)始像素152和結(jié)束點(diǎn)或像素154，并且圖 像顯示和分析軟件140自動(dòng)計(jì)算和顯示探索量(quantity sought)，例如開(kāi)始像素152和結(jié) 束像素154之間的距離。 當(dāng)用戶選擇開(kāi)始點(diǎn)/像素152時(shí)，由圖像顯示和分析軟件140計(jì)算表面31上與之對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的地理位置，所述圖像顯示和分析軟件140利用與被顯示的特定圖像對(duì)應(yīng)的輸出
圖像和數(shù)據(jù)文件120的數(shù)據(jù)部分CpM，CpD2，…，Cp。n，運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)投影方程。然后，圖像
顯示和分析軟件140將與像素152對(duì)應(yīng)的表面31上的點(diǎn)的經(jīng)度和緯度顯示在顯示器136 上，例如，在顯示圖像142上，靠近選擇點(diǎn)/像素疊加經(jīng)度和諱度，或在顯示器136上其它位 置的彈出顯示框中疊加經(jīng)度和緯度。用戶重復(fù)同樣的過(guò)程，以選擇結(jié)束像素/點(diǎn)154，并且 圖像顯示和分析軟件140重復(fù)同樣的過(guò)程，以檢索和顯示經(jīng)度和緯度信息。
通過(guò)確定每個(gè)"在空中"選擇的像素152， 154的地理位置，分別完成起始和結(jié)束點(diǎn) /像素152，154之間距離的計(jì)算。檢索與顯示圖像對(duì)應(yīng)的輸出圖像和數(shù)據(jù)文件120的數(shù)據(jù)
部分Cp:u，Cp^…，Cp。n，然后確定與每個(gè)所選像素對(duì)應(yīng)的表面31上點(diǎn)的地理位置。與所選
像素對(duì)應(yīng)的地理位置之間的差異決定了像素之間的距離。 作為如何確定顯示傾斜圖像142內(nèi)給定點(diǎn)或像素的地理位置的例子，我們將假設(shè) 顯示圖像142對(duì)應(yīng)于正交圖像104(圖1)。圖像顯示和分析軟件140的用戶選擇像素154， 為了簡(jiǎn)便，該像素對(duì)應(yīng)于傾斜圖像104a的中心C(圖1)。如圖1所示，線106沿著水平面 G，從其上位于圖像采集設(shè)備32a正下方的點(diǎn)108延伸到傾斜圖像104a的近邊界或邊緣108 的中心C。主軸線^的延伸線與中心C相交。角(p是在線106與主軸線^的延伸線之間 形成的角。因此，形成一個(gè)三角形(未標(biāo)示)，該三角形的頂點(diǎn)分別是圖像采集設(shè)備32a，點(diǎn) 108和中心C，該三角形的邊分別是邊106，主軸線A的延伸線，以及點(diǎn)108和圖像采集設(shè)備 32a之間的垂線(虛線)110。 地平面G基本上是水平的、平坦的或不傾斜的地平面(其一般具有反映地形平均 標(biāo)高的標(biāo)高)，因此上述的三角形包括邊/線110和邊/線106之間的直角。由于角(p和 圖像采集設(shè)備32的海拔高度(即，邊110的長(zhǎng)度)是已知的，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何學(xué) 計(jì)算該直角三角形的斜邊(即，主軸線AJ勺延伸線的長(zhǎng)度)和剩下的另一邊。而且，由于在 與顯示圖像142對(duì)應(yīng)的圖像被采集的時(shí)刻，圖像采集設(shè)備32a的精確位置已知，因此點(diǎn)108 的緯度和經(jīng)度也已知。知道按照上述計(jì)算的邊106的長(zhǎng)度，能夠通過(guò)圖像顯示和分析軟件 140確定與傾斜圖像104a的中心C對(duì)應(yīng)的像素154的準(zhǔn)確地理位置。 一旦知道了與像素 154對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的地理位置，就可以利用已知相機(jī)特性來(lái)確定顯示傾斜圖像142中的任何其 它像素的地理位置，例如焦距，傳感器尺寸和長(zhǎng)寬比，徑向畸變和其它畸變項(xiàng)等。
通過(guò)利用公知算法確定所選像素的地理位置之間的差異，圖像顯示和分析軟件 140計(jì)算與顯示圖像142中兩個(gè)或多個(gè)所選像素對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)之間的距離，所述算 法例如為高斯公式和/或滅點(diǎn)(vanishing point)公式，這取決于選擇的測(cè)量模式。通過(guò) 與上述測(cè)量所選像素之間的距離基本類似的過(guò)程，來(lái)對(duì)顯示或出現(xiàn)在顯示圖像142中的物 體進(jìn)行測(cè)量。例如，通過(guò)選擇合適的/所需的測(cè)量模式，以及選擇開(kāi)始和結(jié)束像素，來(lái)測(cè)量 出現(xiàn)在顯示圖像142中的諸如建筑物，河流，道路，以及實(shí)質(zhì)上任何其它地理或人造結(jié)構(gòu)的 物體的長(zhǎng)度，寬度和高度。 特別應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖像顯示和分析軟件140的距離測(cè)量模式中，開(kāi)始和結(jié)束 點(diǎn)/像素152， 154之間的距離實(shí)質(zhì)上可以沿任何路線確定，例如"直線"路線Pl，或者包括 選擇中間點(diǎn)/像素和一個(gè)或多個(gè)與之互連的"直線"段的路線P2。 也特別應(yīng)當(dāng)注意的是，圖像顯示和分析軟件140的距離測(cè)量模式根據(jù)"漫步地球" 法確定所選像素之間的距離。"漫步地球法"產(chǎn)生了一系列互連的直線段，這些線段共同由路線PI和P2表示，所述路線PI和P2在所選像素/點(diǎn)之間延伸，并且落在或依照定義了方 格狀地平面的一系列互連小平面中的平面上。如以下將具體描述的，方格狀地平面很接近 地遵照或再現(xiàn)表面31的地形，因此路線PI和P2也很接近地遵照表面31的地形。通過(guò)沿 著由方格狀地平面模擬的地形測(cè)量距離，"漫步地球"法提供了比傳統(tǒng)方法更精確和有用的 選擇點(diǎn)之間的距離測(cè)量，所述傳統(tǒng)方法在平地或平均標(biāo)高平面系統(tǒng)上彎曲圖像，并且沿平 地或平面測(cè)量選擇點(diǎn)之間的距離，基本上忽略點(diǎn)之間的地形變化。 例如，準(zhǔn)備對(duì)在不平地形或者丘陵地形上鋪路的合同進(jìn)行投標(biāo)的承包商，可以使 用圖像顯示和分析軟件140和由此提供的"漫步地球"測(cè)量法，來(lái)確定所包含道路的近似數(shù) 量或面積。承包商可以從他或她自己的辦公室獲得道路的近似數(shù)量或面積，而不必派遣測(cè) 繪隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)獲得必要的測(cè)量值。 與本發(fā)明提供的"漫步地球"法相比，當(dāng)測(cè)量位于不平地形上的點(diǎn)和/或物體之間 的距離時(shí)，以及當(dāng)測(cè)量類似物體的尺寸和/或高度時(shí)，"平地"或平均標(biāo)高距離計(jì)算法包含固 有的不精確性。即使采集表面中的適度傾斜或坡度，也導(dǎo)致最底點(diǎn)的標(biāo)高實(shí)際上相對(duì)于其 上任何其它興趣點(diǎn)的差值。因此，再次參考圖1，由線106，主軸線A的延伸線，以及點(diǎn)108 和圖像采集設(shè)備32a之間的垂線(虛線)110形成的三角形可能不是直角三角形。如果發(fā) 生這種情況，假設(shè)該三角形是直角三角形的任何幾何計(jì)算會(huì)包含誤差，甚至興趣點(diǎn)之間的 較小的梯度或斜坡也會(huì)導(dǎo)致該計(jì)算結(jié)果成為近似值。 例如，如果表面31在最底點(diǎn)N和傾斜圖像104的靠近邊緣或底部邊緣108的中心 C之間向上傾斜，那么第二線IIO在其與水平或非傾斜表面31的交點(diǎn)之前的一點(diǎn)與表面31 相交。如果中心C比最底點(diǎn)N高15英尺，并且具有40。 (40度)偏角e，如果不對(duì)點(diǎn)之間 的標(biāo)高變化進(jìn)行校正，那么計(jì)算的中心C的位置將偏差大約17. 8英尺。
大體如上所述，為了至少部分地補(bǔ)償標(biāo)高的變化，和圖像142中的物體及物體之 間的測(cè)量產(chǎn)生的不精確性，圖像顯示和分析軟件140按照需要參考顯示圖像142中和表面 31上的點(diǎn)，與預(yù)先計(jì)算的、圖6中表示為160的方格狀或分成小面的地平面進(jìn)行參照。方 格狀地平面160包括多個(gè)獨(dú)立的小平面162a， 162b， 162c等，每個(gè)小平面與每個(gè)其它小平面 互相連接，并且由具有各自標(biāo)高的四個(gè)頂點(diǎn)(未標(biāo)示，但是以點(diǎn)示出)定義。小平面162a， 162b，162c等中的相鄰兩個(gè)共用兩個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)小平面162a，162b，162c等具有各自的間 距和坡度。方格狀地平面160基于各種數(shù)據(jù)和資源而產(chǎn)生，例如地形圖，和/或數(shù)字光柵圖 形，測(cè)繪數(shù)據(jù)，和各種其它的資源。 通常，通過(guò)確定小平面162a， 162b， 162c等中的哪一個(gè)對(duì)應(yīng)于感興趣點(diǎn)，來(lái)計(jì)算顯 示圖像142上感興趣點(diǎn)的地理位置。因此，感興趣點(diǎn)的位置基于小平面162a， 162b， 162c等 的標(biāo)高、間距和坡度特征計(jì)算，而不是基于平坦的或平均標(biāo)高地平面計(jì)算。感興趣點(diǎn)位于小 平面162a， 162b， 162c等的平面內(nèi)，只有在表面31的地形和其上感興趣點(diǎn)的位置偏離這些 平面的情況下，才會(huì)引入誤差。通過(guò)對(duì)小平面162a，162b，162c等中的特定一個(gè)小平面內(nèi)感 興趣點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行雙線性插值，并且在圖像顯示和分析軟件140執(zhí)行的位置計(jì)算中利用該 以插值的標(biāo)高，可以減小誤差。 為了使用方塊狀地平面160，圖像顯示和分析軟件140利用改進(jìn)的光線跟蹤算法， 來(lái)找到從圖像采集設(shè)備32a或32b朝表面31和方塊狀地平面160投射光線的交點(diǎn)。該算 法不僅確定了小平面162a，162b，162c等中的哪一個(gè)與該光線相交，而且確定了在小平面內(nèi)的什么位置發(fā)生該相交。通過(guò)使用雙線性插值，可以確定相當(dāng)精確的地面位置。對(duì)于反 向投影，使用方塊狀地平面160也利用雙線性插值，得到輸入地面位置的地面標(biāo)高值。然后 通過(guò)圖像采集設(shè)備32a或32b的模型，將該標(biāo)高和位置用于反向投影，以確定顯示圖像142 中哪一個(gè)像素對(duì)應(yīng)于給定位置。 更具體地，作為一個(gè)例子，通過(guò)將方塊狀地平面160疊加和/或擬合到表面31的 至少一個(gè)諸如小山這樣的部分166，圖像顯示和分析軟件140執(zhí)行和/或計(jì)算點(diǎn)164的地理 位置。應(yīng)當(dāng)注意，只有方塊狀地平面160及其小平面162a，162b，162c等中的一小部分，沿 著表面31的部分166的輪廓顯示。如上所述，小平面162a，162b，162c等中的每一個(gè)由四 個(gè)頂點(diǎn)定義，每個(gè)頂點(diǎn)具有各自的標(biāo)高，每個(gè)小平面具有各自的間距和坡度。如上所述，確 定在小平面162a， 162b， 162c等的平面/表面(點(diǎn)164(或其投影)位于該平面/表面上) 上點(diǎn)164的具體位置。 優(yōu)選地，在圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130以及圖像顯示和分析軟件140的操作 之外產(chǎn)生方塊狀地平面160。更好地，方塊狀地平面160采用存儲(chǔ)在圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)130的和/或可訪問(wèn)存儲(chǔ)器中較簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表或查詢表168的形式。計(jì)算典型地平面 的許多小平面的所有頂點(diǎn)位置所需的計(jì)算資源，不一定在圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130 中。因此，在不需要附加計(jì)算資源的情況下，圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130與傳統(tǒng)個(gè)人電 腦的應(yīng)用兼容，并可由傳統(tǒng)的個(gè)人電腦執(zhí)行。 在圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130之外計(jì)算方塊狀地平面160，實(shí)際上能夠使方 塊狀地平面160中包含任何級(jí)別的細(xì)節(jié)，即，由小平面162a， 162b， 162c等中的每一個(gè)覆蓋 的或?qū)?yīng)的尺寸和/或面積，可以按照需要變大或變小，而不會(huì)明顯地增加計(jì)算時(shí)間，減慢 操作，也不會(huì)顯著增加圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130和/或圖像顯示和分析軟件140所 需的資源。顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130因此可以是較基本的和不復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
小平面162a， 162b， 162c等的尺寸在特定的顯示圖像142中是一致的。例如，如果 顯示圖像142對(duì)應(yīng)于在前景中大約750英尺寬和大約900英尺深的面積，那么該圖像可以 被分為大約50平方英尺的小平面，因此在寬度上產(chǎn)生了大約15個(gè)小平面，在深度上產(chǎn)生了 18個(gè)小平面?？蛇x擇地，小平面162a，162b，162c等的尺寸就包含于其中的像素?cái)?shù)量而言 是一致的，即，每個(gè)小平面具有相同數(shù)量的像素寬度和相同數(shù)量的像素深度。因此，在像素 密度最大的顯示圖像142的前景中的小平面，在尺寸上小于像素密度最低的顯示圖像142 的背景中的小平面。由于希望在像素密度最大的顯示圖像的前景中進(jìn)行大多數(shù)的測(cè)量，與 尺寸一致的小平面相比，產(chǎn)生包含的像素?cái)?shù)量一致的小平面具有的優(yōu)點(diǎn)是，在顯示圖像142 的前景中提供了更精確的測(cè)量。 使用像素作為基礎(chǔ)來(lái)定義小平面162a，162b，162c等的尺寸的另一優(yōu)點(diǎn)是，位置 計(jì)算(像素位置到地面位置)較簡(jiǎn)單。用戶操作圖像顯示和測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)130，以選擇給 定小平面中的像素，圖像顯示和分析軟件140查詢與選擇像素對(duì)應(yīng)的小平面的數(shù)據(jù)，如上 所述計(jì)算所選像素的標(biāo)高，該標(biāo)高用于位置計(jì)算中。 通常，本發(fā)明采集傾斜圖像的方法，將例如國(guó)家這樣的感興趣區(qū)域劃分為尺寸基 本一致的區(qū)，例如面積大約為一平方英里的區(qū)。這樣做便于制定飛行計(jì)劃，以采集覆蓋每 一英寸感興趣區(qū)域的傾斜圖像，并且組織和命名這些區(qū)和/或其圖像，以容易地標(biāo)識(shí)，存儲(chǔ) 和檢索(在本領(lǐng)域中被稱為"分區(qū)"法)。因?yàn)槿魏胃信d趣的地理區(qū)域的邊緣，例如國(guó)家，極少落在整齊劃一的平分英里邊界，所以本發(fā)明采集傾斜圖像的方法提供了比感興趣區(qū)域 中的平方英里數(shù)要多的區(qū)——多出多少主要取決于該國(guó)家邊界的長(zhǎng)度，以及邊界的平直或 曲折程度如何。典型地，可以預(yù)期邊界的每二到三英里具有一個(gè)額外的區(qū)。因此如果國(guó)家 或其它感興趣區(qū)域約為20英里乘35英里，或者為700平方英里，那么該面積將被分為大約 740-780個(gè)區(qū)。 通常，本發(fā)明采集傾斜圖像的方法從至少兩個(gè)羅盤方向采集傾斜圖像，并且從至 少這兩個(gè)羅盤方向提供感興趣區(qū)域的完全覆蓋?，F(xiàn)在參考圖7和8，顯示了本發(fā)明用于采集 傾斜圖像的方法的第一實(shí)施例。為了清楚，圖7和8基于僅具有一個(gè)圖像采集設(shè)備的系統(tǒng)。 然而，應(yīng)當(dāng)理解可以使用兩個(gè)或多個(gè)圖像采集設(shè)備。 圖像采集設(shè)備在每次穿越區(qū)域200期間采集一個(gè)或多個(gè)傾斜圖像。如上所述，圖 像采集設(shè)備以一個(gè)角度瞄準(zhǔn)區(qū)域200，以采集傾斜圖像。圖像捕捉設(shè)備和/或平臺(tái)以類似于 修剪草坪的方式來(lái)回地穿越區(qū)域200，以保證區(qū)域200的雙重覆蓋。 更具體地，圖像捕捉設(shè)備32和/或平臺(tái)20沿著第一路線202穿越區(qū)域200，由此 采集區(qū)域200的區(qū)202a， 202b和202c的傾斜圖像。然后圖像捕捉設(shè)備32和/或平臺(tái)20沿 著第二路線204穿越區(qū)域200，由此采集區(qū)域200的區(qū)204a， 204b和204c的傾斜圖像，其中 所述第二路線204與所述第一路線202平行且間隔一定距離，并且與其成180° (180度) 的相反方向。通過(guò)比較圖7和8，可以看出區(qū)域200的區(qū)207(圖8)被從第一方向或視角采 集的圖像202a-c覆蓋，且被從第二方向或視角采集的圖像204a-c覆蓋。同樣，區(qū)域200的 中間區(qū)被100% (百分之一百)雙重覆蓋。重復(fù)沿著平行于路線202和204的相反路線通 過(guò)或穿越區(qū)域200的上述模式，直到整個(gè)區(qū)域200被至少一個(gè)從互相平行、由區(qū)域200的尺 寸規(guī)定的距離互相間隔并且沿著與路線202和204相同方向的路徑采集的傾斜圖像完全覆 蓋為止，從而從那些視角/方向百分之一百雙重覆蓋區(qū)域200。 如果需要，為了增強(qiáng)細(xì)節(jié)，兩個(gè)附加的相反并平行的第三和第四路線206和208分 別覆蓋區(qū)域200，如圖9和10所示，路線206和208垂直于路線202和204。因此圖像捕捉 設(shè)備32和/或平臺(tái)20沿著第三路線206穿越區(qū)域200，以采集區(qū)域200的區(qū)206a， 206b和 206c的傾斜圖像，然后，沿著第四路線208穿越，以采集區(qū)域200的區(qū)208a， 208b和208c的 傾斜圖像，所述第四路線208與第三路線206平行，間隔一定距離并且方向相反。類似地重 復(fù)沿著平行于路線206和208的相反路線通過(guò)或穿越區(qū)域200的上述模式，直到整個(gè)區(qū)域 200被至少一個(gè)從平行于、由區(qū)域200的尺寸規(guī)定的距離互相間隔、且與路線206和208相 同方向的路徑采集的傾斜圖像完全覆蓋為止，從而從那些視角/方向百分之一百雙重覆蓋 區(qū)域200。 如上所述，圖像捕捉設(shè)備32和/或平臺(tái)20沿著預(yù)定路線通過(guò)或穿越區(qū)域200。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，圖像捕捉設(shè)備和/或平臺(tái)20并不一定直接通過(guò)或穿越區(qū)域200，而是可以通 過(guò)或穿越與區(qū)域200鄰近、接壤，甚至一定程度上脫離區(qū)域200的區(qū)域，以確保正在被成像 的區(qū)域200的區(qū)落在圖像采集設(shè)備的圖像采集范圍內(nèi)。如圖7所示，路線202是這樣的路 線，其不直接經(jīng)過(guò)區(qū)域200上方，但是仍采集其傾斜圖像。 本發(fā)明能夠以各種級(jí)別的分辨率和地面取樣距離采集圖像。第一級(jí)別的細(xì)節(jié)，之 后稱為社區(qū)級(jí)，具有例如約為每個(gè)像素2英尺的地面取樣距離。對(duì)于正交社區(qū)級(jí)圖像，地 面取樣距離在整個(gè)圖像中基本保持恒定。正交社區(qū)級(jí)圖像用足夠的交疊進(jìn)行采集，以提供
12立體雙層覆蓋。對(duì)于傾斜社區(qū)級(jí)圖像，地面取樣距離變化，例如，從圖像前景中的大約每個(gè) 像素1英尺，到圖像中景中的大約每個(gè)像素2英尺，以及到圖像背景中的大約每個(gè)像素4英 尺。傾斜社區(qū)級(jí)圖像用足夠的交疊進(jìn)行采集，從而典型地，由至少兩個(gè)從每個(gè)羅盤方向采集 的傾斜圖像覆蓋每個(gè)感興趣的區(qū)域。每個(gè)區(qū)大約采集IO個(gè)傾斜社區(qū)級(jí)圖像。
第二級(jí)別的細(xì)節(jié)，之后稱為鄰居級(jí)，其明顯地比社區(qū)級(jí)圖像更詳細(xì)。鄰居級(jí)圖像具 有例如約為每個(gè)像素6英寸的地面取樣距離。對(duì)于正交鄰居級(jí)圖像，地面取樣距離基本保 持恒定。傾斜鄰居級(jí)圖像具有的地面取樣距離，例如，從圖像前景中的大約每個(gè)像素4英 寸，到圖像中景中的大約每個(gè)像素6英寸，以及到圖像背景中的大約每個(gè)像素10英寸。傾 斜鄰居級(jí)圖像用足夠的交疊進(jìn)行采集，從而典型地，由至少兩個(gè)從每個(gè)羅盤方向采集的傾 斜圖像覆蓋每個(gè)感興趣的區(qū)域，從而相對(duì)的羅盤方向提供了互相之間的100%交疊。每個(gè)區(qū) 大約采集一百(100)個(gè)傾斜區(qū)域圖像。 特別應(yīng)當(dāng)注意的是，從所有四個(gè)羅盤方向采集傾斜社區(qū)級(jí)和/或鄰居級(jí)圖像，保 證了圖像中的每個(gè)點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)在至少一個(gè)采集的傾斜圖像的前景或者下部中，在圖像的前 景或下部中地面采樣距離最小且圖像細(xì)節(jié)最大。 在所示實(shí)施例中，圖像采集和地理定位系統(tǒng)30包括陀螺儀，羅盤和高度計(jì)。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的圖像采集和地理定位系統(tǒng)可替代地可以構(gòu)造成例如，從GPS和INU信 號(hào)/數(shù)據(jù)推導(dǎo)和/或計(jì)算海拔高度，俯仰，滾動(dòng)和偏航，和羅盤導(dǎo)航，實(shí)際上，由此導(dǎo)致不再 必需一個(gè)或多個(gè)陀螺儀，羅盤和高度計(jì)。 在所示的實(shí)施例中，圖像采集設(shè)備相對(duì)于水平面具有相等偏角。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 圖像采集設(shè)備的偏角不必相等。 在所示的實(shí)施例中，圖像采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行圖像和數(shù)據(jù)獲取軟件，該圖像和數(shù) 據(jù)獲取軟件將通用的或單獨(dú)的圖像采集信號(hào)發(fā)送到圖像采集設(shè)備，由此促使那些設(shè)備獲取 或采集圖像。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可替代地可以構(gòu)造成，在不同的時(shí)刻和/或以不同的 時(shí)間間隔，分別促使圖像采集設(shè)備采集圖像。 在所示的實(shí)施例中，本發(fā)明的方法采集傾斜圖像，以從基本上彼此相對(duì)、即互相成 180° (180度)的路線/視角提供對(duì)感興趣區(qū)域的雙重覆蓋。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方 法可替代地可以構(gòu)造成，從大致和/或基本互相垂直的路線/視角提供雙重覆蓋。
盡管以具有的優(yōu)選設(shè)計(jì)描述了本發(fā)明，但是在該公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明可 以被進(jìn)一步修改。因此，該公開(kāi)意味著包含其中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和元素的任何等價(jià)物。另外，該 公開(kāi)意味著包含使用其中公開(kāi)的一般原理的本發(fā)明的任何變化，使用或修改。而且，該公開(kāi) 意味著包含在相關(guān)領(lǐng)域中的已知或慣用實(shí)施范圍內(nèi)，并且落入附加權(quán)利要求的限制內(nèi)的本 公開(kāi)主旨的引申。
權(quán)利要求
一種計(jì)算機(jī)化方法，用于從顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的傾斜圖像上進(jìn)行測(cè)量，至少一個(gè)輸入設(shè)備連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)文件可由所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訪問(wèn)，所述圖像數(shù)據(jù)文件包括與之對(duì)應(yīng)的采集的圖像和位置數(shù)據(jù)，所述計(jì)算機(jī)化方法包括將該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)置于多個(gè)測(cè)量模式的所需一個(gè)之中，配置該所需的測(cè)量模式，以計(jì)算所需的測(cè)量；在該顯示圖像上選擇起始點(diǎn)；檢索與所述起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；在該顯示圖像上選擇結(jié)束點(diǎn)；檢索與所述結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；以及計(jì)算該所需的測(cè)量，該測(cè)量至少部分地取決于所述起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述位置數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述顯示圖像上選擇一個(gè)或多個(gè)中間點(diǎn)；以及檢索與所述中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的該位置數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述多個(gè)測(cè)量模式包括距離測(cè)量模式，用于計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)選擇點(diǎn)之間的距離；高度測(cè)量模式，用于計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)選擇點(diǎn)之間的高度差；相對(duì)標(biāo)高測(cè)量模式，用于計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)選擇點(diǎn)標(biāo)高的差值；和面積測(cè)量模式，用于計(jì)算由至少三個(gè)點(diǎn)包圍的面積。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)化方法，用于從顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的傾斜圖像上進(jìn)行測(cè)量，所述方法包括將該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)置于多個(gè)測(cè)量模式的所需一個(gè)之中，配置所需的測(cè)量模式，以計(jì)算所需的測(cè)量；在顯示圖像上選擇起始點(diǎn)；檢索與所述起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；在該顯示圖像上選擇結(jié)束點(diǎn)；檢索與所述結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)；以及計(jì)算該所需的測(cè)量，該測(cè)量至少部分地取決于所述起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G06T17/05GK101793514SQ20091022517
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者弗蘭克·朱弗里達(dá), 斯蒂芬·舒爾茨, 查爾斯·蒙代洛, 羅伯特·格雷 申請(qǐng)人:皮克托米特里國(guó)際公司