[发明专利]一种无人机载折反射全景立体相机的能见度探测系统及方法

摘要

一种无人机载折反射全景立体相机的能见度探测方法，所述能见度探测系统包括无人机载折反射全景立体相机单元、标准板单元、无线传输单元及数据处理终端单元；所述的无人机载折反射全景立体相机单元由无人机搭载折反射全景立体相机进行全景立体图像的摄取；所述的标准板单元为内黑外白的圆形板，每两板为一组，前后左右摆放，共于四个相互垂直方向摆放四组，每个圆形板都能够在升降轨道上垂直升降；所述的无线传输单元将无人机载折反射全景立体相机单元在空中摄取的全景立体图像传输至地面数据处理终端单元；所述的数据处理终端单元接收全景立体图像并对其进行处理计算得到水平能见度值。

主权项

1.一种无人机载折反射全景立体相机的能见度探测方法，其特征是基于无人机载折反射全景立体相机的能见度探测系统，所述能见度探测系统包括无人机载折反射全景立体相机单元、标准板单元、无线传输单元及数据处理终端单元；立体相机单元包括连接件、信号处理与控制板、铝合金外壳、高清摄像头、保护罩、同轴双层抛物面式反射镜的第一反射镜、同轴双层抛物面式反射镜的第二反射镜；所述的无人机载折反射全景立体相机单元由无人机搭载折反射全景立体相机进行全景立体图像的摄取；所述的标准板单元为内黑外白的圆形板，每两板为一组，前后左右摆放，共于四个相互垂直方向摆放四组，每个圆形板都能够在升降轨道上垂直升降；所述的无线传输单元将无人机载折反射全景立体相机单元在空中摄取的全景立体图像传输至地面数据处理终端单元；所述的数据处理终端单元接收全景立体图像并对其进行处理计算得到水平能见度值；能见度探测的步骤为：利用无人机载折反射全景立体相机一次性实时摄取四个不同方向上前后两个标准板的球面全景立体图像，将两幅全景立体图像展开成两幅柱面图像；通过两幅柱面图像计算同向前后两个标准板间的距离差和每个标准板上圆内外的灰度差，进而得到某一方向上的水平能见度，最后由四个方向上的得到的水平能见度得到最终的水平能见度值；具体步骤如下：步骤001.将四个方向的所述圆形板即标准板升降至同一需求高度；步骤002.采用球投影方法对无人机载折反射全景立体相机进行内外参数标定；步骤003.利用无人机载折反射全景立体相机一次性实时摄取四个不同方向上前后两个标准板的球面全景立体图像；步骤004.对采集到的球面全景立体图像进行彩色图像灰度化；步骤005.利用中值滤波对灰度图像去噪；步骤006.将球面全景立体图像去噪展开成两幅柱面全景图像1、2，设P₃(X,Y)为柱面全景图上任意点，P(U,V)为球面全景图上对应点，抛物面顶点O₁设为空间坐标系的坐标原点，A为抛物面焦点，抛物面的焦距AO₁＝λ，k为坐标原点O₁到圆柱底面的距离，r为抛物面底面半径；W为球形全景图所在成像底片宽，H为成像底片高；柱面全景图像与折反射球面全景图之间的投影变换为：步骤007.分别对柱面全景图像1和2利用OTSU全局阈值最大化类间方差进行区域分割，得到二值图像；步骤008.利用canny边缘检测算子对柱面全景图像1和2进行二值图像处理，得到边缘轮廓曲线图像；步骤009.分别对柱面全景图像1和2的二值图像利用Hough变换检测所有标准板上的圆；步骤0010.分别分离出柱面全景图像1和2二值图像上四组同向前后标准板各自的圆心坐标；前板后板其中i＝1,2,3,4表示四个不同方向，j＝1,2表示柱面1和2；步骤0011.分别分离出柱面全景图像1和2二值图像上四组同向前后标准板各自圆内外灰度差和步骤0012.通过柱面全景图像1和2二值图像上对应四组同向前后标准板各自圆心坐标，计算出该向上前后标准板各自与无人机载折反射全景立体相机距离d_i1和d_i2，计算公式为：其中B为两个抛物反射镜面焦点F₁、F₂之间的基线长度，柱面半径为r，柱面高度差为L；为柱面全景图像1，2上对应的前板圆心纵坐标，为柱面全景图像1，2上对应的后板圆心纵坐标；步骤0013.计算柱面全景图像1和2二值图像上对应四组同向前后标准板各自圆内外灰度差的均值作为该向上标准板最终的圆内外灰度差其中k＝1,2为前后板序列号；步骤0014.根据步骤0012得到的同向前后标准板各自与无人机载折反射全景立体相机距离计算前后板之间的间隔距离的d_i＝d_i2‑d_i1；步骤0015.根据步骤0013获得的某一方向上的前后标准板最终的圆内外灰度差、步骤0014获得的同一方向上的前后板之间的间隔距离的d_i，计算四个方向上各自的水平能见度值步骤0016.计算四个方向上各自的水平能见度值的均值作为最终该高度上的水平能见度值