北京中科导控科技有限公司杜玉虎获国家专利权
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龙图腾网获悉北京中科导控科技有限公司申请的专利用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118052743B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410272745.7,技术领域涉及:G06T5/80;该发明授权用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法是由杜玉虎;李志峰;缪存忠设计研发完成,并于2024-03-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法在说明书摘要公布了:本发明属于图像畸变校正技术,提供了一种用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法,其包括:对相机内参系数进行标定,获得相机坐标系下的相机内参矩阵;借助惯性传感器IMU,计算相机坐标系到载体坐标系的旋转矩阵;构建针孔相机成像模型,将相机坐标系中的点投影至图像坐标系;借助惯性传感器IMU,计算载体坐标系到地理坐标系的旋转矩阵;基于透视投影和弱透视投影的关系,获取变换公式和比例缩放系数,进行图像畸变校正。本发明基于坐标转换关系和弱透视变换关系,实现了航拍图与参考图的尺度、旋转一致性,提高了图像几何畸变校正的准确率,有效提高了景象匹配导航系统在实际应用中的准确性和可靠性。
本发明授权用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法在权利要求书中公布了:1.一种用于无人机多姿态拍摄的图像畸变校正方法,其特征在于,其包括以下步骤: S1、对相机内参系数进行标定,获得相机坐标系下的相机内参矩阵;所述相机坐标系为以相机光心Oc为原点、Ocxc轴、Ocyc轴和Oczc轴分别为相互垂直且符合右手定则的第一轴、第二轴和第三轴的坐标系; S2、借助惯性传感器IMU,计算相机坐标系到载体坐标系的旋转矩阵所述载体坐标系为以相机支架中心Ob为原点、Obxb轴、Obyb轴和Obzb轴分别为相互垂直且符合右手定则的第一轴、第二轴和第三轴的坐标系; S3、构建针孔相机成像模型,将相机坐标系中的点投影至图像坐标系; S4、借助惯性传感器IMU,计算载体坐标系到地理坐标系的旋转矩阵所述地理坐标系为以Og为原点、Ogxg轴、Ogyg轴和Ogzg轴分别为相互垂直且符合右手定则的第一轴、第二轴和第三轴的坐标系; S5、基于透视投影和弱透视投影的关系,进行图像畸变校正; S51、借助透视投影,获得地面I0上的目标点P在成像平面I上的透视投影点Pi'和在目标近似平面I′上的近似透视投影点P';所述透视投影点Pi'在图像坐标系上的像素坐标为u′i,v′i; S52、借助弱透视投影,获得地面I0上的目标点P在成像平面I上的弱透视投影点Pi”和在目标近似平面I′上的近似弱透视投影点P”;所述弱透视投影点Pi”在图像坐标系上的像素坐标为ui”,vi”; S53、根据透视投影点Pi'和弱透视投影点Pi”的关系,将透视投影点Pi'的像素坐标借助变换公式变换为弱透视投影点Pi”的像素坐标,完成图像畸变校正,所述变换公式为: 其中,u0和v0分别表示像素中心的第一轴偏移值和第二轴偏移值;k表示透视投影点Pi'变换为弱透视投影点Pi”的比例缩放系数,比例缩放系数表达式满足: 其中,表示成像平面I的原点F到透视投影点Pi'的方向向量;表示成像平面I的原点F到弱透视投影点Pi”的方向向量; 步骤S53中通过以下具体步骤获得所述变换公式和比例缩放系数k: S531、计算目标近似平面I′的原点T在相机坐标系中的方向向量 S532、计算目标近似平面I′的原点T到近似透视投影点P'的方向向量 S533、计算相机光心Oc到目标近似平面I′的近似透视投影点P'的方向向量为: 其中,ec表示沿相机坐标系Oczc轴方向的单位向量且ec=[001]T;H表示相机光心到地面I0的高度;f表示相机的焦距;下标3表示第3个元素; S534、根据比例缩放系数表达式6,k满足: 其中,表示相机光心Oc到目标点P的方向向量;表示目标近似平面I′的原点T到近似弱透视投影点P”的方向向量;||||表示获取向量长度; 则满足: S535、基于载体坐标系、地理坐标系和相机坐标系的转换关系,获得比例缩放系数k的表示: S536、计算所述变换公式和所述比例缩放系数k; S5361、根据成像平面坐标系与图像坐标系的转换关系,透视投影点Pi'和弱透视投影点Pi”满足: 其中,dx表示图像坐标系的第一轴上单个像素对应成像平面坐标系的第一轴上的长度;dy表示图像坐标系的第二轴上单个像素对应成像平面坐标系的第二轴上的长度;和分别表示透视投影点Pi'在成像平面坐标系的第一轴和第二轴上的坐标值;和表示弱透视投影点Pi”在成像平面坐标系的第一轴和第二轴上的坐标值; S5362、在成像平面坐标系下,表示为透视投影点Pi'的坐标,即表示为弱透视投影点Pi”的坐标,即基于公式6,获得比例缩放系数k的表示为: S5363、基于公式22和公式23,获得所述变换公式: S5364、基于公式21和公式22,获得所述比例缩放系数k:
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