一種生成道路正射投影圖像的方法、裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測繪技術領域，特別涉及一種生成道路正射投影圖像的方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002]道路正射投影圖像是道路導航數據的主要表現形式之一，在公安、交通等空間信息行業應用領域作為基礎空間數據得到廣泛的應用。而現有的常規的道路正射投影圖像的獲取方案是使用裝載測繪設備的小型飛機或無人機，在規劃區域上空飛行，以正射投影或者傾斜投影等方式獲取遙感圖像數據，然后在數據處理中心使用地面影像處理系統，經過圖像濾波、圖像增強、正射糾正、圖像拼接等流程，得到較高分辨率的道路正射投影圖像。
[0003]而航空影像方法生成道路正射投影圖像有如下缺點:
[0004]I)在大霧等能見度較低的天氣狀況下，無法執行采集；
[0005]2)中國空域管理較緊，飛行器升空需要預先申請，走相應審批程序，導致采集流程很慢；
[0006]3)在北京市等重點城市上空，飛行器禁止飛行，無法執行采集；
[0007]4)飛行器飛行成本較高，導致數據生產成本很高，性價比很低。
[0008]綜上所述，采用航空攝影方法采集和生產道路正射投影圖像有其局限性，在進行正射投影圖像獲取時有諸多不便之處。

【發明內容】

[0009]本發明要解決的技術問題是提供一種生成道路正射投影圖像的方法、裝置及系統，用以解決在利用航空攝影方法采集和生產道路正射投影圖像時受天氣等多方面的影響，并且成本較高，造成獲取正射投影圖像存在諸多不便的問題。
[0010]為了解決上述技術問題，本發明實施例提供一種生成道路正射投影圖像的方法，包括:
[0011]獲取當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態；
[0012]根據全景相機采集的圖像，獲取全景相機拍攝的當前時刻的道路路面的正射投影圖像，所述正射投影圖像指的是從空中往地面看的俯視圖像；
[0013]依據所述圖像的坐標和姿態以及所述道路路面的正射投影圖像，將下一拍攝時刻的正射投影圖像鑲嵌到上一拍攝時刻獲取的所述正射投影圖像中，生成道路正射投影圖像。
[0014]進一步地，所述獲取當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態的步驟包括:
[0015]獲取移動測繪車上安裝的全球定位系統/慣性測量單元采集得到的全部時刻的位置和姿態數據；
[0016]獲取車輪編碼器數據觸發得到的當前全部幀圖像的拍攝時間；
[0017]根據所述全部時刻的位置和姿態數據和當前全部幀圖像的拍攝時間，按照插值方法，計算得到當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態。
[0018]進一步地，所述根據所述全部時刻的位置和姿態數據和當前全部幀圖像的拍攝時間，按照插值方法，計算得到當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態的步驟具體為:
[0019]在全部時刻的位置和姿態數據中找到與當前全部幀圖像的拍攝時刻相對應的時亥|J，插值計算得到當前拍攝時刻圖像的坐標和姿態。
[0020]進一步地，所述根據全景相機采集的圖像，獲取全景相機拍攝的當前時刻的道路路面的正射投影圖像具體為:
[0021]獲取全景圖像；
[0022]獲取全景相機的標定參數；
[0023]根據所述全景圖像和全景相機的標定參數，計算以采集裝置為中心的預設范圍內的全景圖像區域；
[0024]依據空間變換矩陣對所述預設范圍內的圖像的所有像素點進行像素投射轉換，得到道路路面的正射投影圖像。
[0025]進一步地，所述根據所述全景圖像和全景相機的標定參數，計算以采集裝置為中心的預設范圍內的全景圖像區域的步驟具體為:
[0026]根據全景相機采集的每個方位的幀圖像，根據相機的標定參數，將所述每個方位的幀圖像拼接在一起，形成拼接的以采集裝置為中心的預設范圍內的全方位全景圖像；
[0027]所述標定參數包括每個相機的航向角、俯仰角以及翻滾角。
[0028]進一步地，所述依據空間變換矩陣對所述預設范圍內的圖像的所有像素點進行像素投射轉換，得到道路路面的正射投影圖像的步驟具體為:
[0029]將所述全方位全景圖像中的所有像素點利用矩陣變換將正視圖像轉換成道路路面的正射投影圖像。
[0030]本發明實施例的所述生成道路正射投影圖像的裝置，包括:
[0031]第一獲取模塊，用于獲取當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態；
[0032]第二獲取模塊，用于根據全景相機采集的圖像，獲取全景相機拍攝的當前時刻的道路路面的正射投影圖像；
[0033]生成模塊，用于依據所述圖像的坐標和姿態以及所述道路路面的正射投影圖像，將下一拍攝時刻的正射投影圖像鑲嵌到上一拍攝時刻獲取的所述正射投影圖像中，生成道路正射投影圖像。
[0034]進一步地，所述第一獲取模塊包括:
[0035]第一獲取單元，用于獲取移動測繪車上安裝的全球定位系統/慣性測量單元采集得到的全部時刻的位置和姿態數據；
[0036]第二獲取單元，用于獲取車輪編碼器數據觸發得到的當前全部幀圖像的拍攝時間；
[0037]第一計算單元，用于根據所述全部時刻的位置和姿態數據和當前全部幀圖像的拍攝時間，按照插值方法，計算得到當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態。
[0038]進一步地，所述第二獲取模塊包括:
[0039]第三獲取單元，用于獲取全景圖像；
[0040]第四獲取單元，用于獲取全景相機的標定參數；
[0041]第二計算單元，用于根據所述全景圖像和全景相機的標定參數，計算以采集裝置為中心的預設范圍內的全景圖像區域；
[0042]變換單元，用于依據空間變換矩陣對所述預設范圍內的圖像的所有像素點進行像素投射轉換，得到道路路面的正射投影圖像。
[0043]本發明實施例的所述生成道路正射投影圖像的系統，包括:
[0044]全景相機，用于采集路面水平360度、垂直180度全部景象的道路圖像數據；
[0045]全球定位系統/慣性測量單元，用于采集所述系統的空間位置和姿態數據；
[0046]車輪編碼器，用于采集所述系統的運動距離；
[0047]還包括:上述的生成道路正射投影圖像的裝置。
[0048]本發明的上述技術方案的有益效果如下:
[0049]上述方案中，通過利用基于全景圖像進行正射投影和圖像鑲嵌的方式生成道路正射投影圖像，解決了在利用航空攝影方法采集和生產道路正射投影圖像時受天氣等多方面的影響，并且成本較高，造成獲取正射投影圖像存在諸多不便的問題，此種方法能夠快速方便的生成道路正射投影圖像，同時降低了圖像生產成本。
【附圖說明】
[0050]圖1為本發明的實施例的所述方法總體流程圖；
[0051]圖2為本發明的實施例的所述方法詳細流程圖；
[0052]圖3為本發明的實施例的所述裝置的詳細模塊圖；
[0053]圖4為本發明的所述系統的安裝位置側視圖；
[0054]圖5為本發明的所述系統的安裝位置俯視圖；
[0055]圖6為移動測繪車上的模塊分布示意圖。
【具體實施方式】
[0056]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0057]本發明針對現有的在利用航空攝影方法采集和生產道路正射投影圖像時受天氣等多方面的影響，并且成本較高，造成獲取正射投影圖像存在諸多不便的問題，提供一種生成道路正射投影圖像的方法、裝置及系統。
[0058]如圖1所示，本發明實施例的所述方法，包括:
[0059]步驟10，獲取當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態；
[0060]步驟20，根據全景相機采集的圖像，獲取全景相機拍攝的當前時刻的道路路面的正射投影圖像；步驟30，依據所述圖像的坐標和姿態以及所述道路路面的正射投影圖像，將下一拍攝時刻的正射投影圖像鑲嵌到上一拍攝時刻獲取的所述正射投影圖像中，生成道路正射投影圖像。
[0061]應當說明的是，上述方案中，所述正射投影圖像指的是從空中往地面看的俯視圖像。
[0062]本發明上述實施例，通過利用基于全景圖像進行正射投影和圖像鑲嵌的方式生成道路正射投影圖像，能夠快速方便的生成道路正射投影圖像，同時降低了圖像生產成本。
[0063]應當說明的是，本發明實施例的所述全景相機包括六個相機，所述相機分布為采集頂部圖像的一個相機和包圍在頂部的四周采集水平圖像的五個相機，所述六個相機分別對各個方位的圖像進行采集，為后續生成道路正射投影圖像提供圖像基礎。
[0064]本發明另一實施例中，所述步驟10具體為:
[0065]步驟11，獲取移動測繪車上安裝的全球定位系統/慣性測量單元采集得到的全部時刻的位置和姿態數據；
[0066]步驟12，獲取車輪編碼器數據觸發得到的當前全部幀圖像的拍攝時間；
[0067]步驟13，根據所述全部時刻的位置和姿態數據和當前全部幀圖像的拍攝時間，按照插值方法，計算得到當前拍攝時刻的圖像的坐標和姿態。
[0068]應當說明的是，所述車輪編碼器主要用于統計車輪旋轉的圈數，以用來計算車輛的行駛距離；移動測繪車在運動過程中，所述GPSAMU會實時的記錄車輛行進過程中采集到的車輛的全部位置和姿態，以此作為采集圖像的全部時刻的位置和姿態數據，車輪編碼器通過計算車輛的行駛路程觸發采集圖像的時刻，例如，全景相機每10米采集一次圖像，在此次采集完成，車輪編碼器記錄車輪的旋轉圈數，當以統計的圈數計算得到的周長達到了 10米，則觸發全景相機進行下一次圖像采集過程，并記錄此次采集開始的時間，在全部時刻的位置和姿態數據中查找與此次采集圖像的時刻相同的時刻，便得到此次拍攝時刻的圖像的坐標和姿態。
[0069]本發明又一實施例中，所述步驟20具體為:
[0070]步驟21，獲取全景圖像；
[0071]步驟22，獲取全景相機的標定參數；
[0072]步驟23，根據所述全景圖像和全景相機的標定參數，計算以采集裝置為中心的預設范圍內的全景圖像區域；
[0073]進一步地，所述步驟23具體為:根據全景相機采集的每個方位的幀圖像，根據相機的標定參數，將所述每個方位的幀圖像拼接在一起，形成拼接的以采集裝置為中心的預設范圍(所述預設范圍主要根據相機的分辨率在相機安裝時設定好儲存在系統中)內的全方位全景圖像。
[0074]這里應當說明的是，所述標定參數主要指相機的設置角度，包括