本發(fā)明涉及gnss組合導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法及組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、基于gnss的工程測量技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，從對中測量，發(fā)展至現(xiàn)如今被廣泛使用的傾斜測量。近些年來，gnss組合導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)布，為工程測量技術(shù)提供了新的風(fēng)向標(biāo)。

2、當(dāng)前在rtk上結(jié)合gnss定位、imu姿態(tài)和相機(jī)拍攝相片的視覺測量已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。通過rtk固定以后精確的定位位置和內(nèi)置imu輸出姿態(tài)信息，結(jié)合安裝相機(jī)的參數(shù)，可以確定任意時(shí)刻相機(jī)拍攝相片的位置和姿態(tài)。在多張照片上選取同一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，通過空中三角測量計(jì)算，可以獲取目標(biāo)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，已經(jīng)是一種非常成熟的應(yīng)用，且在多款rtk設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。

3、由于相機(jī)每秒可以拍攝十張或二十張?jiān)紙D片，如果對目標(biāo)興趣點(diǎn)連續(xù)拍攝十秒左右，即可獲得上百張?jiān)枷嗥谙嗥x點(diǎn)測量過程中一般僅需要在幾張相片中選點(diǎn)測量即可以根據(jù)空三關(guān)系獲取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。在目前諸多實(shí)現(xiàn)方案中，選擇相片的方案比較簡單，基本是每秒選擇一張或兩張照片，呈現(xiàn)給用戶供用戶在相片上選點(diǎn)測量。這種方案存在明顯缺點(diǎn)，當(dāng)rtk移動(dòng)緩慢，每秒視角變化不明顯時(shí)，根據(jù)時(shí)間直接選取的相片重復(fù)度可能過大，在重復(fù)性較高的相片上選點(diǎn)對視覺測量精度沒有任何幫助，且長時(shí)間的拍攝可能導(dǎo)致重復(fù)性較高的相片數(shù)量過大，給選點(diǎn)測量操作帶來了極大的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中空中三角測量所用照片重復(fù)性較高，視角變化不明顯的缺陷，提供一種能提取出符合一定重疊度又重復(fù)性較低的相片作為關(guān)鍵幀，提高后續(xù)相片選點(diǎn)測量的精度和效率的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法及組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

2、本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

3、一種用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特點(diǎn)在于，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

4、利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)對目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行視覺測量，獲取若干與目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，所述關(guān)鍵幀影像用于所述視覺測量的空中三角測量計(jì)算以獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

6、較佳地，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

7、在所述視覺測量中，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)獲取定位數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；

8、利用所述定位數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)以及組合導(dǎo)航系統(tǒng)中相機(jī)的參數(shù)獲取相機(jī)的位姿信息；

9、利用位姿信息以及所述關(guān)鍵幀影像進(jìn)行空中三角測量計(jì)算以獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

10、較佳地，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

11、利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位姿信息獲取組合導(dǎo)航系統(tǒng)中相機(jī)的移動(dòng)速度；

12、根據(jù)所述移動(dòng)速度獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，其中，所述移動(dòng)速度越快則相鄰關(guān)鍵幀影像的時(shí)間間隔越小。

13、較佳地，所述移動(dòng)速度為組合導(dǎo)航系統(tǒng)中g(shù)nss模塊的單位時(shí)間定位變化量。

14、較佳地，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

15、利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位姿信息獲取組合導(dǎo)航系統(tǒng)中相機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；

16、根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快則相鄰關(guān)鍵幀影像的時(shí)間間隔越小。

17、較佳地，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

18、所述利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的gnss模塊獲取相機(jī)定位數(shù)據(jù)，利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的imu模塊獲取相機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的相機(jī)參數(shù)獲取拍攝方向；

19、利用定位數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取相機(jī)位置移動(dòng)速度和相機(jī)擺動(dòng)速度之和在目標(biāo)平面上的速度分量，所述目標(biāo)平面與拍攝方向垂直；

20、利用所述速度分量以及相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度獲取相機(jī)的移動(dòng)速度；

21、根據(jù)所述移動(dòng)速度獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，其中，所述移動(dòng)速度越快則相鄰關(guān)鍵幀影像的時(shí)間間隔越小。

22、較佳地，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

23、根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的初始關(guān)鍵幀影像；

24、識(shí)別初始關(guān)鍵幀影像中的特征點(diǎn)；

25、判斷相鄰初始關(guān)鍵幀影像的特征點(diǎn)重疊率是否滿足預(yù)設(shè)值，若否則將所述相鄰初始關(guān)鍵幀影像中的至少一個(gè)初始關(guān)鍵幀影像替換為優(yōu)化幀影像，所述優(yōu)化幀影像在未滿足預(yù)設(shè)值的初始關(guān)鍵幀影像前后查找獲得；

26、將滿足預(yù)設(shè)值的初始關(guān)鍵幀影像以及優(yōu)化幀影像作為最終關(guān)鍵幀影像。

27、較佳地，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

28、對于第一幀影像，判斷第一幀影像的另一相鄰初始關(guān)鍵幀影像是否為最終關(guān)鍵幀影像，若是則在除第二幀影像以外的相鄰初始關(guān)鍵幀影像到第一幀影像之間查找與與第二幀影像的特征點(diǎn)重疊率最高的目標(biāo)幀影像作為最終關(guān)鍵幀影像，若否則將另一相鄰初始關(guān)鍵幀影像作為第一幀影像后再次執(zhí)行判斷第一幀影像的另一相鄰初始關(guān)鍵幀影像是否為最終關(guān)鍵幀影像的步驟，其中第一幀影像和第二幀影像為未滿足預(yù)設(shè)值的相鄰初始關(guān)鍵幀影像。

29、本發(fā)明還提供一種組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)如上所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法。

30、較佳地，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)為gnss接收機(jī)。

31、在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

32、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

33、在視覺測量拍攝過程中，rtk移動(dòng)變化速度是不固定的，因此相隔一秒的兩張相片可能重復(fù)度極高幾乎一樣，也可能重疊度極低相片中物體變化明顯。在視覺測量選取相片測量中，需要選取數(shù)量一定的相片，提高后續(xù)在相片上選點(diǎn)測量操作的效率。這其中一方面要求相鄰相片之間有一定重疊度，才可以滿足空中三角測量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；另一方面又要求選擇包含目標(biāo)興趣點(diǎn)的相片進(jìn)行測量時(shí)，相片中目標(biāo)興趣點(diǎn)的視角盡可能差別大，這樣獲得目標(biāo)興趣點(diǎn)的精度就可以足夠高。

34、本發(fā)明為視覺測量中提取關(guān)鍵幀，并不是簡單根據(jù)時(shí)間間隔提取關(guān)鍵幀，而是通過一定的方法，在rtk移動(dòng)變化速度或快或慢時(shí)，也能提取出符合一定重疊度又重復(fù)性較低的相片作為關(guān)鍵幀，以提高后續(xù)相片選點(diǎn)測量的精度和效率。

技術(shù)特征：

1.一種用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

3.如權(quán)利要求1所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

4.如權(quán)利要求3所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述移動(dòng)速度為組合導(dǎo)航系統(tǒng)中g(shù)nss模塊的單位時(shí)間定位變化量。

5.如權(quán)利要求1所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，包括：

7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

8.如權(quán)利要求7所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法，其特征在于，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：

9.一種組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法。

10.如權(quán)利要求9所述的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)為gnss接收機(jī)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于視覺測量的關(guān)鍵幀提取方法及組合導(dǎo)航系統(tǒng)，所述關(guān)鍵幀提取方法包括：利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)對目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行視覺測量，獲取若干與目標(biāo)點(diǎn)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲取圖像數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵幀影像，所述關(guān)鍵幀影像用于所述視覺測量的空中三角測量計(jì)算以獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。本發(fā)明能提取出符合一定重疊度又重復(fù)性較低的相片作為關(guān)鍵幀，以提高后續(xù)相片選點(diǎn)測量的精度和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：臧臣戈,劉森,溫小華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州天碩導(dǎo)航科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8