[发明专利]用于产生正射纠正瓦片的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生正射纠正瓦片(orthorectified tile)的方法。本发明进一步 涉及一种承载正射纠正瓦片的处理器可读存储媒体、一种用于产生正射纠正瓦片的计算 机布置。此外，本发明涉及一种从通过陆地用相机捕获的至少一个基于陆地的图像序列 的源图像收集位置准确的水平信息和位置准确的垂直信息两者的方法，以及一种从通过 陆地用相机获得的至少一个源图像收集位置准确的水平信息和位置准确的对象信息的 方法，其中所述对象可视地附接到地面。

背景技术

需要为导航系统和类似系统中使用的数字地图数据库收集大量水平道路信息，例如 分道线、道路中心线等等。此信息可通过解译高分辨率的航空正射纠正图像而获得。正 射纠正图像是经“比例校正”的图像，其描绘在地面特征的准确地面位置从上方所见的 所述地面特征，其中由相机和飞行特性以及高程位移(relief displacement)引起的失真 已使用摄影测量技术移除。正射纠正图像是一种航空照片，其已经过几何校正(“正射 纠正”)以使得照片的比例均匀，这意味着照片可视为等同于地图。正射纠正图像可用 于测量真实距离，因为其是地球表面的准确表示，其已针对地形起伏、透镜失真和相机 倾斜而调整。正射纠正视图不同于透视图之处在于正射纠正视图相对于参照平面以直角 投影，而透视图从单个固定位置或观看点从表面向参照平面投影。正射纠正图像可通过 任何合适的地图投影而获得。地图投影可为通过表面的投影，例如圆柱投影、伪圆柱投 影、混合投影、圆锥投影、伪圆锥投影或方位角投影。投影也可为通过保留度量性质的 投影。地图投影的共同之处在于其为正交投影，这意味着每个像素均表示沿着垂直于参 照平面的表面的线所见的所述参照平面的表面(近似于地球形状的椭圆体)上的一点。 因此，地球表面的正射纠正图像的每个像素大致对应于沿着垂直于所述近似于地球形状 的椭圆体的线所见的地球表面的视图。

除了以上的投影约束以外，正射纠正图像包括元数据，所述元数据使一算法能够将 正射纠正图像的任一像素参照于地理坐标参照系中的一点。由于每一像素在所述近似于 地球形状的椭圆体上的准确位置是已知的，因此可从正射纠正图像检索地面特征的位置 和大小(例如，水平道路信息)，且可计算出高度准确的距离和地球坐标。经地理编码 的正射纠正图像的元数据定义投影坐标参照系以便为每一像素确定在所述地理坐标参 照系中的对应位置。这些高分辨率正射纠正图像应具有低于25cm的像素大小。用航空 或卫星摄影术获得这些图像是非常昂贵的，且不能保证捕捉到所有的道路水平信息。

可从航空图像中非常高效地获得正射纠正图像。然而，常常会引入误差，其可导致 地理位置数据的不准确的测绘。主要问题在于通常航空图像不是完全垂直于地球表面而 拍摄。即使当一图片是接近于此条件而拍摄，也仅仅是图片的中心完全垂直。为了正射 纠正此图像，必须另外获得地形高度信息。航空图像中的对象缺乏准确的高度信息以及 用于确定正射纠正图像的三角测量过程可导致这些图像的不准确度高达数十米。可通过 拍摄重叠图像且比较从来自相同航空相机的后续图像获得的相同表面来改进准确度。但 仍然存在所获得准确度对成本的限制。

此外，需要为导航系统和类似系统中使用的数字地图数据库收集“垂直”道路信 息，例如速度限制、方向路标等等。在此应用中，术语“水平”数据或信息对应于具有 平行于地球表面的表面的对象。术语“垂直”数据或信息对应于定位于地球表面上且可 以平行于地球表面的观察轴观察的对象。垂直道路信息无法从典型的俯视航空或卫星图 像获得。当今，可通过分析和解译由移动收集装置收集的水平图片图像和其它数据来获 得垂直道路信息。作为基于陆地的车辆(例如汽车或货车)的移动测绘车辆用于收集移 动数据以增强数字地图数据库。增强的实例是交通标志、路线标志、交通灯、展示街道 名称的街道标志灯的位置。

移动测绘车辆具有许多相机，可能其中一些是立体照像的且其全部是经准确地理定 位的，因为所述货车上载有精密GPS和其它位置与定向确定设备(例如，惯性导航系统 —INS)。在道路网上行驶时，捕获经地理编码的图像序列。经地理编码意味着通过GPS 接收器且可能通过INS计算的位置且可能还有与图像相关联的航向均联系到图像的元数 据。