一种测量航空器速度的方法

摘要

本发明提供一种测量航空器速度的方法，利用摄像机拍摄的序列图像估算航空器速度，其实现包括以下步骤：步骤1、根据姿态角度信息分别将前后两时刻的图像从当前位置校正到姿态角均为0的位置；步骤2、基于SIFT算法对前述两幅图像进行自动配准，确定前后两时刻的图像重合区域，得到一组最佳匹配点；以及步骤3、结合遥感器高度信息和拍摄时间计算出航空器的速度。本发明的测量航空器速度的方法具有工作性能独立、抗干扰力强和使用简单方便等优点，适合未来的航空发展趋势。

主权项

一种测量航空器速度的方法，利用摄像机拍摄的序列图像估算航空器速度，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据姿态角度信息分别将前后两时刻的图像从当前位置校正到姿态角均为0的位置；步骤2、基于SIFT算法对前述两幅图像进行自动配准，确定前后两时刻的图像重合区域，得到一组最佳匹配点；以及步骤3、结合遥感器高度信息和拍摄时间计算出航空器的速度；其中，前述步骤3中，对经过校正的前后两时刻序列图像的匹配点，位于不同高度上相互平行且平行于月面的平面上，故结合高度信息可分别求出摄像机光心在x、y、z方向上的位移，然后对各方向的位移进行差分即可得到各方向的瞬时速度，具体包括：对一个坐标轴方向和两时刻t₁和t₂，p₁和p₂是匹配点对，是月面上同一点P在不同时刻的像点，故根据相似三角形原理可得到：$\frac{C_i{P}_i}{T_{i}P}=\frac{O_i{C}_i}{O_i{T}_i}$式中：i＝1,2，O_i是相机的位置，O_iC_i为摄像机焦距f，O_iT_i为摄像机高度H_i，点C_i为t_i时刻图像的中心点，C_iP_i为图像中像素点P_i到中心像素点的距离；由于摄像机焦距f、摄像机高度O_iT_i已知，通过测量图像中匹配点p₁和p₂到图像中心像素点的距离C_iP_i，得到：$T_{i}P=\frac{f}{H_i}{C}_i{P}_i$由此，求得两时刻间摄像机光心相对于地面的位移T₁T₂：$T_1{T}_2=T_{1}P+{\mathrm{PT}}_2=\frac{f}{H_1}{C}_1{P}_1+\frac{f}{H_2}{C}_2{P}_2$结合拍摄时间，对各方向的位移进行差分即可得到各方向的瞬时速度：v＝T₁T₂/(|t₂‑t₁|)。