CN113297344B - 基于三维遥感图像的地性线匹配方法、装置及地物目标位置定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法及装置，方法包括：获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在三维遥感图像上标记与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；获取用户通过人机交互界面在全景图中选取的与地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；将全景图中的地性线匹配曲线段与深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到全景图与深度图之间的坐标映射关系。本发明还公开了一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法。本发明能够更直观地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，有利于地物目标位置经纬度的精准定位。

Description

基于三维遥感图像的地性线匹配方法、装置及地物目标位置 定位方法

技术领域

本发明涉及地物目标位置定位技术领域，尤其涉及一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法、装置及地物目标位置定位方法。

背景技术

基于机器视觉建立的云台监控报警检测系统中，在进行全景图与深度图的地性线匹配时，由于应用场景的地形复杂，且图片获取角度不佳或天气原因易导致拍摄得到的图片中地性线在全景图中显示不清晰，从而可能导致匹配错位或者难以找到对应地性线的情况，进而导致对地物目标位置的定位错误，对后续处理造成干扰和难以估量的后果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法、装置及地物目标位置定位方法，在进行全景图与深度图的地性线匹配时，利用三维遥感图像能够更直观、快速、准确地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，从而提高全景图与深度图之间的匹配速度与匹配精确度，有利于对地物目标位置经纬度的精准定位。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法，所述方法包括如下步骤：

获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。

优选地，所述基于三维遥感图像的地性线匹配方法还包括深度图的构建步骤，其中，

所述深度图的构建步骤包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以所述云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于所述数据文件中包含的所述DEM高程信息生成所述深度图。

优选地，所述基于三维遥感图像的地性线匹配方法还包括全景图的构建步骤，其中，

所述全景图的构建步骤包括：

将所述云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以所述云台相机为中心的所述全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成所述全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

优选地，所述人机交互界面具有用于显示所述深度图的深度图显示窗口、用于显示所述三维遥感图像的遥感图显示窗口、用于显示所述全景图的全景图显示窗口和用于对所述深度图、三维遥感图像与全景图进行操作的操作按钮组件。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种基于三维遥感图像的地性线匹配装置，所述装置包括：

第一曲线段获取模块，用于获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

曲线段标记模块，用于基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

第二曲线段获取模块，用于获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

曲线段匹配模块，用于将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。

优选地，所述基于三维遥感图像的地性线匹配装置还包括用于构建深度图的深度图构建模块，其中，所述构建深度图包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以所述云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于所述数据文件中包含的所述DEM高程信息生成所述深度图。

优选地，所述基于三维遥感图像的地性线匹配装置还包括用于构建全景图的全景图构建模块，其中，所述构建全景图包括：

将所述云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以所述云台相机为中心的所述全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成所述全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

优选地，所述人机交互界面具有用于显示所述深度图的深度图显示窗口、用于显示所述三维遥感图像的遥感图显示窗口、用于显示所述全景图的全景图显示窗口和用于对所述深度图、三维遥感图像与全景图进行操作的操作按钮组件。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法，所述方法包括如下步骤：

基于线匹配的方式建立以云台相机为中心的全景图与深度图之间的坐标映射关系，其中，所述深度图中各点坐标都有与之对应的经纬度；

获取由所述云台相机拍摄的包含待定位点的待定位图片及所述待定位图片的图像信息；

根据所述待定位图片的图像信息计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

根据所述待定位点在全景图中的坐标和全景图与深度图之间的坐标映射关系，得到所述待定位点在所述深度图中对应的坐标，其中，所述全景图与深度图之间的坐标映射关系采用上述第一个方面所述的基于三维遥感图像的地性线匹配方法建立；

根据所述待定位点在深度图中的坐标和深度图中各点坐标与经纬度之间的对应关系，得到所述待定位点的经纬度。

优选地，所述根据所述待定位图片的图像信息计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标包括：

根据所述待定位图片的图像信息利用图像匹配算法计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

或者

根据所述待定位图片的中心点PTZ值、所述待定位图片的中心点与所述待定位点之间的位置关系、拼接所述全景图时保存的PTZ值与坐标数据计算所述待定位点在全景图中的坐标；

或者

根据所述待定位图片的中心点PTZ值、所述待定位图片的中心点与所述待定位点之间的位置关系、拼接所述全景图时保存的PTZ值与坐标数据，并结合图像匹配算法计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标。

由以上方案可知，本发明提供了一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法，包括获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。本发明提供的基于三维遥感图像的地性线匹配方法在进行全景图与深度图的地性线匹配时，通过引进三维遥感图像进行过渡，首先在三维遥感图像上标记出与深度图中的待匹配曲线段对应的地性线匹配线段，再将全景图与三维遥感图像进行比对，利用三维遥感图像能够更直观、快速、准确地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，从而提高全景图与深度图之间的匹配速度与匹配精确度，有利于对地物目标位置经纬度的精准定位，避免由于应用场景的地形复杂，且图片获取角度不佳或天气原因易导致拍摄得到的图片中地性线在全景图中显示不清晰而可能导致匹配错位或者难以找到对应地性线的情况。本申请还公开了一种基于三维遥感图像的地性线匹配装置及一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法，同样能实现上述技术效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明提供的一种优选实施方式中基于三维遥感图像的地性线匹配方法的流程图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式中基于三维遥感图像的地性线匹配装置的结构示意图；

图3是本发明提供的一种优选实施方式中基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法的流程图；

图4是本发明一具体实例中由点在全景图中的坐标计算得到该点在深度图中的坐标的方法的一种示例的示意图；

图5是本发明一具体实例中由点在全景图中的坐标计算得到该点在深度图中的坐标的方法的另一种示例的示意图；

图6是本发明一具体实例中人机交互界面的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

术语解释：

DEM：数字高程模型(Digital Elevation Model)，指通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，形成的是三维立体图形。

深度图：指将从图像采集器到场景中各点的距离(即深度)以像素值表示的图像，此外其中的每个点都有其对应的经纬度，本发明中图像采集器即所用的云台相机。此外，获取深度图所用的数据可以从GIS软件等获取。

PTZ值：P，云台水平转角(Pan)；T，云台垂直转角(Tilt)；Z，云台相机的镜头放大倍数(Zoom)。

边缘线：图像中由相邻像素间的像素值、色调、梯度等的差异生成的分界线，本发明中以图像中的边缘线来表示实际地物的地性线。

地性线：指地貌形态的骨架线，是描述地貌形态时的控制线，它主要包括山脊线、山谷线、河谷线、河岸线等。

本发明实施例提供的一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法，如图1所示，所述方法可以包括如下步骤：

S101，获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

为了建立全景图与深度图之间的坐标映射关系，首先需要获取用户选定的用以表示地性线待匹配曲线段，用户具体可以通过人机交互界面在深度图中选择起止点来选定待匹配曲线段，系统保存用户选定的待匹配曲线段。

S102，基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在三维遥感图像上标记与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

根据深度图与三维遥感图像二者的数字高程模型DEM数据可以计算得到三维遥感图像上与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段，通过突出显示、加粗、着色等形式将其标记出来。

S103，获取用户通过人机交互界面在全景图中选取的与地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

在三维遥感图像上标记出与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段后，用户通过将全景图与三维遥感图像上的地形地貌等直观特征进行比对后，可以通过人机交互界面在全景图中以选取的方式画出与地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段，系统保存用户在全景图中选取的地性线匹配曲线段。

S104，将全景图中的地性线匹配曲线段与深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到全景图与深度图之间的坐标映射关系。

最后，将上述步骤中保存的全景图中选取的地性线匹配曲线段和深度图中选定的待匹配曲线段进行匹配，建立两条曲线段之间的坐标映射关系，进而得到全景图与深度图之间的坐标映射关系。

综上所述可知，本实施例提供了一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法，首先获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；然后基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；接着获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；最后将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。本实施例中，在进行全景图与深度图的地性线匹配时，通过引进三维遥感图像进行过渡，首先在三维遥感图像上标记出与深度图中的待匹配曲线段对应的地性线匹配线段，再将全景图与三维遥感图像进行比对，利用三维遥感图像能够更直观、快速、准确地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，从而提高全景图与深度图之间的匹配速度与匹配精确度，有利于对地物目标位置经纬度的精准定位，避免由于应用场景的地形复杂，且图片获取角度不佳或天气原因易导致拍摄得到的图片中地性线在全景图中显示不清晰而可能导致匹配错位或者难以找到对应地性线的情况。

在上述图1所示的方法实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述方法还可以包括深度图的构建步骤，其中，

深度图的构建步骤包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于数据文件中包含的DEM高程信息生成深度图。

在上述图1所示的方法实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述方法还可以包括全景图的构建步骤，其中，

全景图的构建步骤包括：

将云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以云台相机为中心的全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

与上述图1所示实施例提供的一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法相对应，如图2所示，为本申请实施例提供的一种基于三维遥感图像的地性线匹配装置的结构示意图，该装置可以包括：

第一曲线段获取模块201，用于获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

为了建立全景图与深度图之间的坐标映射关系，首先需要获取用户选定的用以表示地性线待匹配曲线段，用户具体可以通过人机交互界面在深度图中选择起止点来选定待匹配曲线段，系统保存用户选定的待匹配曲线段。

曲线段标记模块202，用于基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在三维遥感图像上标记与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

根据深度图与三维遥感图像二者的数字高程模型DEM数据可以计算得到三维遥感图像上与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段，通过突出显示、加粗、着色等形式将其标记出来。

第二曲线段获取模块203，用于获取用户通过人机交互界面在全景图中选取的与地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

在三维遥感图像上标记出与待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段后，用户通过将全景图与三维遥感图像上的地形地貌等直观特征进行比对后，可以通过人机交互界面在全景图中以选取的方式画出与地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段，系统保存用户在全景图中选取的地性线匹配曲线段。

曲线段匹配模块204，用于将全景图中的地性线匹配曲线段与深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到全景图与深度图之间的坐标映射关系。

最后，将保存的全景图中选取的地性线匹配曲线段和深度图中选定的待匹配曲线段进行匹配，建立两条曲线段之间的坐标映射关系，进而得到全景图与深度图之间的坐标映射关系。

综上所述可知，本实施例提供了一种基于三维遥感图像的地性线匹配装置，通过第一曲线段获取模块获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；通过曲线段标记模块基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；通过第二曲线段获取模块获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；通过曲线段匹配模块将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。本实施例中，在进行全景图与深度图的地性线匹配时，通过引进三维遥感图像进行过渡，首先在三维遥感图像上标记出与深度图中的待匹配曲线段对应的地性线匹配线段，再将全景图与三维遥感图像进行比对，利用三维遥感图像能够更直观、快速、准确地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，从而提高全景图与深度图之间的匹配速度与匹配精确度，有利于对地物目标位置经纬度的精准定位，避免由于应用场景的地形复杂，且图片获取角度不佳或天气原因易导致拍摄得到的图片中地性线在全景图中显示不清晰而可能导致匹配错位或者难以找到对应地性线的情况。

在上述图2所示的装置实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述装置还可以包括用于构建深度图的深度图构建模块，其中，构建深度图包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于数据文件中包含的DEM高程信息生成深度图。

在上述图2所示的装置实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述装置还可以包括用于构建全景图的全景图构建模块，其中，构建全景图包括：

将云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以云台相机为中心的全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

如图3所示，为本申请实施例提供的一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法的流程图，所述方法可以包括如下步骤：

S301，基于线匹配的方式建立以云台相机为中心的全景图与深度图之间的坐标映射关系，其中，深度图中各点坐标都有与之对应的经纬度；

S302，获取由云台相机拍摄的包含待定位点的待定位图片及待定位图片的图像信息；

S303，根据待定位图片的图像信息计算得到待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

S304，根据待定位点在全景图中的坐标和全景图与深度图之间的坐标映射关系，得到待定位点在深度图中对应的坐标，其中，全景图与深度图之间的坐标映射关系采用上述实施例中基于三维遥感图像的地性线匹配方法建立；

S305，根据待定位点在深度图中的坐标和深度图中各点坐标与经纬度之间的对应关系，得到待定位点的经纬度。

综上所述可知，本实施例提供了一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法，首先基于线匹配的方式建立以云台相机为中心的全景图与深度图之间的坐标映射关系，其中，深度图中各点坐标都有与之对应的经纬度；然后获取由云台相机拍摄的包含待定位点的待定位图片及待定位图片的图像信息；接着根据待定位图片的图像信息计算得到待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标；接着根据待定位点在全景图中的坐标和全景图与深度图之间的坐标映射关系，得到待定位点在深度图中对应的坐标，其中，全景图与深度图之间的坐标映射关系采用上述实施例中基于三维遥感图像的地性线匹配方法建立；最后根据待定位点在深度图中的坐标和深度图中各点坐标与经纬度之间的对应关系，得到待定位点的经纬度，从而实现地物目标位置的精准定位。本实施例的定位方法中，由于采用了基于三维遥感图像的地性线匹配方法构建全景图与深度图之间的坐标映射关系，因此，也同样能够更直观、快速、准确地在全景图中找到与深度图中的待匹配地性线相对应的地性线，从而提高全景图与深度图之间的匹配速度与匹配精确度，有利于对地物目标位置经纬度的精准定位。

在上述图3所示的方法实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述步骤S303中根据待定位图片的图像信息计算得到待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标具体可以采用如下三种方法之一：

方法一、根据待定位图片的图像信息利用图像匹配算法计算得到待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

即可以根据待定位图片的点线面特征、相位、频率等图像信息通过图匹配方法进行特征匹配，或者根据全景图与待定位图片中的结构、频谱、相位等信息进行图像结构匹配或图像频域匹配，得到待定位图片中任意点在全景图中坐标的计算关系，根据得到的计算关系计算待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标。

方法二、根据待定位图片的中心点PTZ值、待定位图片的中心点与待定位点之间的位置关系、拼接全景图时保存的PTZ值与坐标数据计算待定位点在全景图中的坐标；

具体计算步骤如下：

根据待定位图片的中心点PTZ值和待定位图片的中心点与待定位点之间的位置关系计算待定位点PTZ值；

计算拼接成以云台相机为中心的全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值中，离待定位点PTZ值最接近的一组PTZ值；

根据待定位点的PTZ值和离待定位点PTZ值最接近的一组PTZ值之间的对应关系，利用比例法计算待定位图片在全景图中的精确坐标。

方法三、根据待定位图片的中心点PTZ值、待定位图片的中心点与待定位点之间的位置关系、拼接全景图时保存的PTZ值与坐标数据，并结合图像匹配算法计算得到待定位点在以云台相机为中心的全景图中对应的坐标。

具体计算步骤如下：

根据待定位图片的中心点PTZ值和待定位图片的中心点与待定位点之间的位置关系计算待定位点PTZ值；

计算拼接成以云台相机为中心的全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值中，离待定位点PTZ值最接近的一组PTZ值；

以最接近的一组PTZ值为中心确定一个图片匹配区域；

利用图片匹配算法将待定位图片与图片匹配区域进行特征匹配，根据匹配结果得到待定位图片在全景图中的精确坐标。

在方法三中，通过待定位图片与全景图进行匹配可以得到待定位图片中待定位点在全景图中对应的坐标，但是由于全景图的像素过大，场景复杂，容易产生误匹配，且匹配耗时过长。因此，可以计算出离待定位点PTZ值最接近的一组PTZ值并以该PTZ值对应点为中心确定一个图片匹配区域，缩小匹配范围，再将缩小后的图片匹配区域与待定位图片进行特征匹配，可以得到待定位点在全景图中更精确的坐标，提高匹配精度，且能有效减少匹配耗时。

需要说明的是，在方法三中，待定位图片与全景图的放大倍数不同时计算结果会有较小偏差，此时，可以根据通过PTZ值计算得到的待定位点在全景图中的可能带有较小偏差的坐标，确定一个图片匹配区域，作为图像特征匹配的约束条件。

在上述实施例中，方法一中，仅通过图像匹配算法计算待定位点在全景图中的坐标时，图像匹配的方法在天气、光照条件合适时因拍摄的待定位图片的图片质量较高，因此匹配的结果非常准确，但在天气、光照条件变化较大时，例如大雾、暴雨天气以及夜间，可能出现匹配不到的情况；而方法二中，通过PTZ值进行计算待定位点在全景图中的坐标时，当待定位点的PTZ值能够直接在数据库中已有PTZ数据中找到对应的PTZ值时计算的结果会非常准确，而与数据库中已有PTZ数据距离越远，计算结果的偏差值越大。

因此，在本实施例中，采用方法三所述的PTZ值与图像匹配相结合的方法作为优选。

具体地，在上述实施例中，当通过计算得到待定位图片中待定位点的PTZ值及其在全景图中对应的坐标后，可以将待定位点的PTZ值及其在景图中对应的坐标保存至数据库中，从而实现对数据库的更新。

例如，在确认图像匹配结果正确时，将待定位图像中待定位点对应的PTZ值存入数据库中已有的PTZ数据中，而PTZ数据越多意味着待定位点的PTZ值与已有PTZ数据的距离更近的可能性越大，计算就更准确。当光照和天气条件发生变化时，例如大雾、暴雨天气以及夜间，图像匹配不能匹配到的时候，换用PTZ进行计算的结果就会更准确。

具体地，图像匹配结果正确，是通过先用PTZ计算出一个有偏差的值，确定出一个区域，如果图像匹配后待定位图像中的关键点，比如中心点、四个角的点，在全景图中的坐标都落在这个区域中，就认为匹配成功了。当因为天气、光照不同仅通过图像匹配而无法匹配到待定位点时，那么把已经匹配到的图片的PTZ数据记录下来，对匹配不到的图片来说可以进行查询的PTZ数据就增多了。比如说，中午的时候由于天气、光照情况优良，有一张待定位图片中的待定位点匹配到了，则记录下了其PTZ数据，晚上的时候同样的地方发生报警，但这时候已经不能通过图像匹配去找它在全景图中的坐标。那么可以去PTZ数据中查，正好就有一个中午的报警图片(待定位图片)的PTZ数据跟它一样，那就能直接找到它在全景图中的坐标进而得到待定位点的经纬度。

具体地，在上述各实施例中，基于三维遥感图像进行进行全景图与深度图的地性线匹配的人机交互界面如图6所示，人机交互界面的左边的上下两个窗口分别用于显示全景图和深度图，人机交互界面的右边的窗口用于显示三维遥感图像，人机交互界面上用于对深度图、三维遥感图像与全景图进行操作的操作按钮组件主要包括的操作按钮及其功能介绍如下：

“加载图片”：调用文件选择窗口，让用户选择需要加载的全景图片；

“加载dem文件”：调用文件选择窗口，让用户选择需要加载的DEM数据文件；

“加载PT数据”：调用文件选择窗口，让用户选择需要加载的PT数据文件；

“选择起点”：允许用户在图片上进行点击操作，将对应的坐标作为需要选择的地性线的起点；

“选择终点”：允许用户在图片上进行点击操作，将对应的坐标作为需要选择的地性线的终点；

“选择线条”：允许用户在图片上按住鼠标进行拖拽操作，画出线条；

“进行匹配”：将两张图中选择的地性线建立映射关系；

“计算”：根据输入的PT值计算其在全景图中的位置，再计算其在深度图中的位置，得到对应的经纬度；

“保存记录”：将加载进来的数据和建立的线映射关系保存到本地的二进制文件中；

“读取记录”：读取本地的二进制文件，将其还原到人机交互界面中；

标签页切换按钮：切换全景图/深度图和对应的提取出了边缘的图片。

具体地，在上述图3所示的基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法的实施例中，通过建立的全景图与深度图的地性线(边缘线)映射对，由点在全景图中的坐标计算得到该点在深度图中的坐标的方法如下：

1)如图4所示，若待计算的点A上下仅有一条已经建立了映射的地性线，即曲线L₁。

其中，L₁曲线所占区域高度为h，宽度为w，B为点A在曲线上的垂直投影，即A和B具有相同的横坐标，记录下点B到区域左端的距离占整个区域宽度的比值p_x为

点A、B的距离占整个区域高度的比值p_y为

以这条全景图中的地性线找到其在深度图中对应的地性线，以曲线L₁′表示，其所占区域的宽度为w′，高度为h′，最左端的横坐标为x₀′，那么点B在深度图中的映射点B′的横坐标为

在曲线L₁′中查找这个横坐标，找到B′的纵坐标y_B′。

那么点A在深度图中的映射点A′的坐标为

2)如图5所示，若待计算的点A上下各有一条已经建立了映射的地性线，即曲线L₁、L₂。

其中，L₁曲线所占区域宽度为w₁，L₂曲线所占区域宽度为w₂，B₁为点A在曲线L₁上的垂直投影，B₂为点A在曲线L₂上的垂直投影。那么，A、B₁、B₂都具有相同的横坐标，与1)中相同，找到B₁、B₂分别在深度图中的映射点B₁′(x_B1′,y_B1′)、B₂′(x_B2′,y_B2′)，那么点A在深度图中的映射点A′的坐标为

x_A′＝x_B1′＝x_B2′ (6)

具体地，本申请实施例中的基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法可以应用于山区林区火灾火点位置的定位，在火灾火点位置定位场景中，上述各实施例中的待定位图片具体可以是防火监控报警检测系统中布置在的云台相机拍摄的包含有火灾火点的火灾报警图片，其中的待定位点即为火灾火点。

本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于三维遥感图像的地性线匹配方法，其特征在于，包括：

获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。

2.根据权利要求1所述的基于三维遥感图像的地性线匹配方法，其特征在于，还包括深度图的构建步骤，其中，

所述深度图的构建步骤包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于所述数据文件中包含的所述DEM高程信息生成所述深度图。

3.根据权利要求1所述的基于三维遥感图像的地性线匹配方法，其特征在于，还包括全景图的构建步骤，其中，

所述全景图的构建步骤包括：

将云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以所述云台相机为中心的所述全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成所述全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于三维遥感图像的地性线匹配方法，其特征在于，所述人机交互界面具有用于显示所述深度图的深度图显示窗口、用于显示所述三维遥感图像的遥感图显示窗口、用于显示所述全景图的全景图显示窗口和用于对所述深度图、三维遥感图像与全景图进行操作的操作按钮组件。

5.一种基于三维遥感图像的地性线匹配装置，其特征在于，包括：

第一曲线段获取模块，用于获取用户通过人机交互界面在深度图中选定的用以表示地性线的待匹配曲线段；

曲线段标记模块，用于基于深度图与三维遥感图像的DEM数据之间的对应关系在所述三维遥感图像上标记与所述待匹配曲线段对应的地性线参照曲线段；

第二曲线段获取模块，用于获取用户通过所述人机交互界面在全景图中选取的与所述地性线参照曲线段对应的地性线匹配曲线段；

曲线段匹配模块，用于将所述全景图中的地性线匹配曲线段与所述深度图中的待匹配曲线段进行匹配，得到所述全景图与所述深度图之间的坐标映射关系。

6.根据权利要求5所述的基于三维遥感图像的地性线匹配装置，其特征在于，还包括用于构建深度图的深度图构建模块，其中，所述构建深度图包括：

通过GIS工具或编程生成记录有以云台相机为中心的DEM高程信息的数据文件；

基于所述数据文件中包含的所述DEM高程信息生成所述深度图。

7.根据权利要求5所述的基于三维遥感图像的地性线匹配装置，其特征在于，还包括用于构建全景图的全景图构建模块，其中，所述构建全景图包括：

将云台相机在一固定垂直方向上拍摄的单层图片，或在垂直方向上改变拍摄角度拍摄的多层图片，拼接成以所述云台相机为中心的所述全景图，其中，每层图片均包含在水平方向间隔一定角度拍摄的多张待定位图片；

将拼接成所述全景图的每张待定位图片中心点的PTZ值和拼接后变换得到的每张待定位图片中心点的坐标数据保存至数据库。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的基于三维遥感图像的地性线匹配装置，其特征在于，所述人机交互界面具有用于显示所述深度图的深度图显示窗口、用于显示所述三维遥感图像的遥感图显示窗口、用于显示所述全景图的全景图显示窗口和用于对所述深度图、三维遥感图像与全景图进行操作的操作按钮组件。

9.一种基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法，其特征在于，包括：

基于线匹配的方式建立以云台相机为中心的全景图与深度图之间的坐标映射关系，其中，所述深度图中各点坐标都有与之对应的经纬度；

获取由所述云台相机拍摄的包含待定位点的待定位图片及所述待定位图片的图像信息；

根据所述待定位图片的图像信息计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

根据所述待定位点在全景图中的坐标和全景图与深度图之间的坐标映射关系，得到所述待定位点在所述深度图中对应的坐标，其中，所述全景图与深度图之间的坐标映射关系采用权利要求1-4任意一项所述的基于三维遥感图像的地性线匹配方法建立；

根据所述待定位点在深度图中的坐标和深度图中各点坐标与经纬度之间的对应关系，得到所述待定位点的经纬度。

10.根据权利要求9所述的基于三维遥感图像的地物目标位置定位方法，其特征在于，所述根据所述待定位图片的图像信息计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标包括：

根据所述待定位图片的图像信息利用图像匹配算法计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标；

或者

根据所述待定位图片的中心点PTZ值、所述待定位图片的中心点与所述待定位点之间的位置关系、拼接所述全景图时保存的PTZ值与坐标数据计算所述待定位点在全景图中的坐标；

或者

根据所述待定位图片的中心点PTZ值、所述待定位图片的中心点与所述待定位点之间的位置关系、拼接所述全景图时保存的PTZ值与坐标数据，并结合图像匹配算法计算得到所述待定位点在以所述云台相机为中心的全景图中对应的坐标。

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