獲取航拍像片的外方位元素的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及獲取航拍像片的外方位元素的方法，包括：對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，將第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；獲取第一空間偏移；第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移；獲取GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。該方法誤差較小，能夠得到較高精度的外方位元素。
【專利說明】獲取航拍像片的外方位元素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攝影測量領(lǐng)域，具體而言，涉及獲取航拍像片的外方位元素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]外方位元素是確定攝影光束在物方的幾何關(guān)系的基本數(shù)據(jù)，用于表征攝影光束在攝影瞬間的空間位置。外方位元素具體包括:三個角元素，用于表達(dá)像片面的空間姿態(tài)；以及三個直線元素，用于描述攝影中心的空間坐標(biāo)值。
[0003]航拍像片的外方位元素可以用于提高航拍像片的匹配效率。因為航拍像片在匹配時，需要將兩張航拍像片(一般稱為左片和右片)進(jìn)行比較，如果沒有影像的外方位元素，針對左片上的一個特征點(diǎn)，需要遍歷右片的整張影像來尋找左片的同名點(diǎn)進(jìn)行匹配。而如果航拍像片內(nèi)包含了外方位元素，則根據(jù)航拍像片的外方位元素，可以恢復(fù)攝影瞬間兩張航拍像片的相對位置關(guān)系；針對左片上的一個特征點(diǎn)，根據(jù)外方位元素就可以確定右片上同名點(diǎn)的大體范圍，只需要在這個范圍內(nèi)搜索，就可以快速搜索到同名點(diǎn)，所以外方位元素的精度，對于航拍像片的匹配效率有很大影響，外方位元素的精度越高，匹配時，需要搜索的范圍就越小，航拍像片匹配的效率就越高。
[0004]現(xiàn)有外方位元素的獲取是通過定位定姿系統(tǒng)(Position and OrientationSystem, POS )實現(xiàn)。
[0005]POS包括全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)和慣性測量單兀(Inertial measurement unit, I MU),由于POS系統(tǒng)能實時獲取GPS天線中心的位置和IMU的姿態(tài)信息，從而可以根據(jù)GPS天線中心的位置和IMU的姿態(tài)信息計算得到影像的外方位元素。
[0006]目前POS系統(tǒng)獲取航拍像片的外方位元素的具體方法為:
[0007]獲取第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，第一夾角數(shù)據(jù)為航拍像片在航拍瞬間的像空間坐標(biāo)系與國際通用地心坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過傳感器本體坐標(biāo)系與像空間坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣、慣性測量單元IMU本體坐標(biāo)系與傳感器本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣、導(dǎo)航坐標(biāo)系與IMU本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣、國際通用地心坐標(biāo)系與導(dǎo)航坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣獲取；對第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行投影，得到像空間坐標(biāo)系與國際通用地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，通過像空間坐標(biāo)系與國際通用地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣獲取像空間坐標(biāo)系與國際通用地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)并將其作為外方位元素的三個角元素；獲取GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移；通過像空間坐標(biāo)系與國際通用地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移轉(zhuǎn)換為GPS天線相位中心與攝影中心在國際通用地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；獲取GPS天線相位中心在國際通用地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過GPS天線相位中心與攝影中心在國際通用地面測量坐標(biāo)系的空間偏移，將GPS天線相位中心在國際通用地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在國際通用地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
[0008]在執(zhí)行上述方法的時候，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:采用上述方法獲取的航拍像片的外方位元素，應(yīng)用GPS天線相位中心的位置和IMU的姿態(tài)信息，在國際通用地面測量坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行計算得到的外方位元素，計算出的坐標(biāo)為航拍像片所對應(yīng)的地面點(diǎn)在國際通用坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，而不同國家的攝影測量所需要的成果一般是建立在各自國家的地面測量坐標(biāo)系下的，由于數(shù)據(jù)處理的坐標(biāo)系與攝影測量成果所需的坐標(biāo)系不同，將航拍像片所對應(yīng)的地面點(diǎn)在國際通用坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為航拍像片在特定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，誤差較大，即得到的航拍像片的外方位元素精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供高航拍像片的外方位元素精度的方法，以解決上述的問題。
[0010]在本發(fā)明的實施例中提供了獲取航拍像片的外方位元素的方法，包括:
[0011]對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0012]通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；
[0013]獲取第一空間偏移，第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移；
[0014]通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；
[0015]獲取GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0016]通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
[0017]本發(fā)明上述實施例的獲取航拍像片的外方位元素的方法，將POS數(shù)據(jù)在國際通用地心坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行橢球修正及投影，得到航拍像片在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的外方位元素，由于進(jìn)行了橢球修正并進(jìn)行投影，使數(shù)據(jù)處理的坐標(biāo)系與攝影測量成果所需的坐標(biāo)系相同，誤差較小，從而提高了外方位元素的精度，能夠得到較高精度的外方位元素。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了本發(fā)明的獲取航拍像片的外方位元素的方法中的像空間坐標(biāo)系的示意圖；
[0019]圖2示出了發(fā)明的獲取航拍像片的外方位元素的方法的第一種實施例的示意圖；
[0020]圖3示出了本發(fā)明的獲取航拍像片的外方位元素的方法的第二種實施例的示意圖；
[0021]圖4示出了本發(fā)明的獲取航拍像片的外方位元素的方法的第三種實施例的示意圖；
[0022]圖5示出了本發(fā)明的獲取航拍像片的外方位元素的方法中的GPS天線相位中心A和攝影中心S在像空間坐標(biāo)系的偏移轉(zhuǎn)換到地面測量坐標(biāo)系的偏移的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]名詞解釋:
[0024]攝影測量:是對研究的物體進(jìn)行攝影、量測和解譯所獲得的影像，獲取被攝物體的幾何信息和物理信息的一門科學(xué)和技術(shù)。
[0025]外方位元素:又稱像片外定向元素。確定攝影光束在物方的幾何關(guān)系的基本數(shù)據(jù)。用于表征攝影光束在攝影瞬間的空間位置，外方位元素有6個，包括三個線元素和三個角元素。三個線元素是指在攝影瞬間，攝影中心S在地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，一般用(XS，YS，ZS)表示。三個角元素是描述像片在攝影瞬間的空間姿態(tài)參數(shù)，也就是像空間坐標(biāo)系到地面測量坐標(biāo)系的三個偏角，一般用.⑴A.、.表不。
[0026]POS系統(tǒng):定位定姿系統(tǒng)，主要包括兩個關(guān)鍵組成部分，GPS和IMU’ GPS用來測位置，MU用來測姿態(tài)。
[0027]GPS:全球定位系統(tǒng)，利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實時進(jìn)行定位的系統(tǒng)。
[0028]GPS天線相位中心是指GPS天線的電磁中心。
[0029]MU:慣性測量單元，測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置，它能獲取運(yùn)動物體的三個姿態(tài)角，Θ為俯仰角(pitch)，MU與水平線的夾角數(shù)據(jù)；Φ為側(cè)滾角(roll), IMU與水平線的夾角數(shù)據(jù)；俯仰角和側(cè)滾角的區(qū)別是俯仰角是運(yùn)動物體的運(yùn)動方向，側(cè)滾角是垂直運(yùn)動物體的運(yùn)動方向。Ψ為偏航角(Raw)，是在水平面內(nèi)，IMU與北方向之間的夾角數(shù)據(jù)，右偏為正。
[0030]參考橢球指形狀、大小一定，且經(jīng)過橢球定位的地球橢球稱為參考橢球。與某個區(qū)域如一個國家大地水準(zhǔn)面最為密和的橢球面。參考橢球面是測量計算的基準(zhǔn)面，法線是測量計算的基準(zhǔn)線。中國的大地原點(diǎn)，即橢球定位做最佳擬合的參考點(diǎn)位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。地球是橢球形的。在測量學(xué)中，過去由于受到技術(shù)條件的限制，不能勘測整個地球橢球的大小，只能用個別國家和局部地區(qū)的大地測量資料推求橢球體的元素(長軸半徑、扁率等)。這些根據(jù)地方數(shù)據(jù)推算得出的橢球有局限性，只能作為地球形狀和大小的參考，故稱為參考橢球。具有一定幾何參數(shù)，利用某個區(qū)域(一個國家或地區(qū))的幾何大地測量成果在選定的大地原點(diǎn)上，以能與此區(qū)域的大地水準(zhǔn)面最佳吻合為條件、并已進(jìn)行定位與定向的地球橢球體。是地球具有區(qū)域性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，僅具有數(shù)學(xué)性質(zhì)而不具物理特性。它在區(qū)域幾何大地測量中，是測量計算的基準(zhǔn)面，也是研究大地水準(zhǔn)面形狀的參考面，具有極其重要的意義。
[0031]像空間坐標(biāo)系(i ):如圖1所示，投影中心S為坐標(biāo)原點(diǎn)，Z軸為攝影機(jī)的主光軸So(向上為正)，X軸指向飛行方向，I軸指向影像的左側(cè)；
[0032]過點(diǎn)S做So垂直于像片平面，則So為攝影的主光軸。
[0033]傳感器本體坐標(biāo)系(C):傳感器本體坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于傳感器鏡頭的透視中心，X軸指向飛行方向，y軸指向傳感器右側(cè)，z軸向下。
[0034]傳感器鏡頭的透視中心是指所有投影光線的會聚點(diǎn)。這個點(diǎn)和投影中心S指的是同一個點(diǎn)，只是投影中心S是從幾何角度描述，透視中心是從物理角度描述。
[0035]IMU本體坐標(biāo)系(bMMU本體坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于IMU的幾何中心，x軸沿飛行方向向前，y軸垂直于飛行方向向右，z軸向下。
[0036]導(dǎo)航坐標(biāo)系(η):與參考橢球相切的局部坐標(biāo)系，其X軸與子午線相切指向北方，Y軸垂直于局部子午線指向東，Z軸向下；
[0037]子午線是也稱經(jīng)線，和緯線一樣是人類為度量方便而假設(shè)出來的輔助線，定義為地球表面連接南北兩極的大圓線上的半圓弧。任兩根經(jīng)線的長度相等，相交于南北兩極點(diǎn)。每一根經(jīng)線都有其相對應(yīng)的數(shù)值，稱為經(jīng)度。定義格林尼治子午線為O度經(jīng)線，從0°經(jīng)線算起，向東劃分0°?180°，為東經(jīng)度，向西劃分0°?180°為西經(jīng)度，經(jīng)線指示南北方向。
[0038]地心坐標(biāo)系(e):地心坐標(biāo)系表現(xiàn)為地心直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系兩種形式。地心直角坐標(biāo)系以地球的質(zhì)心作為原點(diǎn)，Z軸指向參考橢球的北極，X軸指向O度子午線與赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于Z軸和X軸，并構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
[0039]地心大地坐標(biāo)系的大地緯度為過地面的一點(diǎn)與地心的連線與赤道面的夾角，大地經(jīng)度是指過地面點(diǎn)的子午線與O度子午線的夾角。大地高為地面點(diǎn)沿橢球法線到橢球面的距離。橢球法線是指經(jīng)過某一點(diǎn)并且與該點(diǎn)切平面垂直的那條直線。WGS84直角坐標(biāo)系是國際通用的地心坐標(biāo)系的一種。
[0040]地面測量坐標(biāo)系(m):攝影測量計算中一般采用地面測量坐標(biāo)系作為最終的坐標(biāo)系，地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)一般位于測區(qū)中央的某點(diǎn)(B0，L0)，B0為原點(diǎn)的大地緯度，LO為原點(diǎn)的大地經(jīng)度。Z軸沿橢球法線方向指向橢球外，Y軸位于坐標(biāo)原點(diǎn)所在的大地子午面內(nèi)與Z軸正交并指向北，X軸與Z、Y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0041]獲取航拍像片的外方位元素的方法，其第一種實施例如圖2所示，包括:
[0042]101:對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0043]102:通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；
[0044]103:獲取第一空間偏移，第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移；
[0045]104:通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；
[0046]105:獲取GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0047]106:通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
[0048]其中，對第一夾角數(shù)據(jù)進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)，具體可以為:對第一夾角數(shù)據(jù)進(jìn)行橢球修正得到橢球修正后的第一夾角數(shù)據(jù)；對橢球修正后的第一夾角數(shù)據(jù)進(jìn)行投影，得到第二夾角數(shù)據(jù)。[0049]本發(fā)明上述實施例的獲取航拍像片的外方位元素的方法，將POS數(shù)據(jù)在國際通用地心坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行橢球修正及投影，得到航拍像片在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的外方位元素，由于進(jìn)行了橢球修正并進(jìn)行投影，使數(shù)據(jù)處理的坐標(biāo)系與攝影測量成果所需的坐標(biāo)系相同，誤差較小，從而提高了外方位元素的精度，能夠得到較高精度的外方位元素。
[0050]優(yōu)選的，獲取航拍像片的外方位元素的方法，第二種實施例如圖3所示:
[0051]201:對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0052]202:將第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、每個投影位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)以及投影帶的中央經(jīng)線經(jīng)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0053]203:通過一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；
[0054]204:獲取第一空間偏移，第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移；
[0055]205:通過一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；
[0056]206:獲取GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0057]207:通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
[0058]也即在第一種實施例的基礎(chǔ)上，在對第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣之后還包括:將第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、每個投影位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)以及投影帶的中央經(jīng)線經(jīng)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；通過一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)；將第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，具體為:通過一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移。
[0059]由于在投影過程中，當(dāng)測區(qū)面積較大時，橢球面上的子午線與赤道都是垂直的，然而在投影的過程中，除了中央子午線以外，其他子午線投影到平面會發(fā)生彎曲形成曲線；而地球的曲率，也即地球上某點(diǎn)的彎曲程度是按照地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)處的地球曲率計算的，但每個投影點(diǎn)的曲率不一致，也需要進(jìn)行修正。
[0060]因此，通過第二種實施例得到的外方位元素，修正了投影過程中的投影誤差，進(jìn)一步提高外了方位元素的精度。
[0061]優(yōu)選的，獲取航拍像片的外方位元素的方法，第三種實施例如圖4所示:
[0062]301:對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；[0063]302:將第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、每個投影位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)以及投影帶的中央經(jīng)線經(jīng)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0064]303:通過一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)；
[0065]304:通過導(dǎo)航坐標(biāo)系與MU本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)隨時間增長的誤差，修正第二夾角數(shù)據(jù)，第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將修正后的第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素；
[0066]305:獲取第一空間偏移，第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移；
[0067]306:通過修正后的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；
[0068]307:獲取GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0069]308:通過第二空間偏移，將GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
[0070]由于MU姿態(tài)測量存在的誤差隨航攝飛行時間而變化，因此，通過第三實施例修正了導(dǎo)航坐標(biāo)系與MU本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)隨航攝飛行時間增長的誤差，進(jìn)一步提高了外方位元素的精度。
[0071]優(yōu)選的，在上述的獲取航拍像片的外方位元素的方法的第一種實施例中，對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，所述第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將所述第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素，具體為:利用以下公式對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣獲得第二夾角數(shù)據(jù):
[0072]
【權(quán)利要求】
1.獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，包括: 對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣； 通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，所述第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將所述第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素； 獲取第一空間偏移，所述第一空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在像空間坐標(biāo)系的空間偏移； 通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將所述第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，所述第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移； 獲取所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)； 通過所述第二空間偏移，將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將所述攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)作為外方位元素的三個線元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，在所述對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣之后還包括: 將所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、每個投影位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)以及投影帶的中央經(jīng)線經(jīng)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；` 通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，具體為:通過所述一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)； 通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將所述第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，具體為:通過所述一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將所述第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，通過所述一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)之后還包括:通過導(dǎo)航坐標(biāo)系與MU本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)隨時間增長的誤差，修正所述第二夾角數(shù)據(jù)； 將所述第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素，具體為:將所述修正后的第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素； 通過所述一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將所述第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，具體為:通過所述修正后的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣；通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣得到第二夾角數(shù)據(jù)，所述第二夾角數(shù)據(jù)為像空間坐標(biāo)系對預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)，將所述第二夾角數(shù)據(jù)作為外方位元素的三個角元素，具體為:利用以下公式對預(yù)先獲取的第一夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行橢球修正及投影得到第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，通過第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣獲得第二夾角數(shù)據(jù):
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，通過所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，所述第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；獲取所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過所述第二空間偏移，將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，具體為:利用以下公式將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo):
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，將所述第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣通過預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的原點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、每個投影位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)以及投影帶的中央經(jīng)線經(jīng)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，具體為:利用以下公式進(jìn)行投影誤差的修正，得到一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，通過所述一次修正的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，獲取所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過所述第二空間偏移，將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為所述攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，具體為: 利用以下公式將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo):
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，通過導(dǎo)航坐標(biāo)系與MU本體坐標(biāo)系的夾角數(shù)據(jù)隨時間增長的誤差，修正所述第二夾角數(shù)據(jù)，具體為: 利用以下公式修正第二夾角數(shù)據(jù):
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，通過所述修正后的第二夾角數(shù)據(jù)組成的旋轉(zhuǎn)矩陣，將第一空間偏移轉(zhuǎn)換為第二空間偏移，所述第二空間偏移為GPS天線相位中心與攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系的空間偏移；獲取所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過所述第二空間偏移，將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，具體為: 利用以下公式將所述GPS天線相位中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為攝影中心在預(yù)定國家地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo):
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的獲取航拍像片的外方位元素的方法，其特征在于，所述
【文檔編號】G01C21/16GK103558619SQ201310546116
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】李英成, 丁曉波, 劉沛, 劉飛, 李會娟 申請人:中測新圖(北京)遙感技術(shù)有限責(zé)任公司