[发明专利]一种基于道格拉斯—普克算法的航带划分方法

说明书

技术领域

本发明属于航空摄影测量技术领域，涉及一种航空摄影测量航带划分方法，具体涉及一种基于道格拉斯—普克算法的航空摄影测量航带划分方法。

背景技术

航空摄影测量技术与传统观测、测量技术相比也有着不可替代的使用价格与指导意义，并随着近些年研究成果的逐步突破，航空摄影测量技术已经被广泛的应用于诸多领域中。

无人机(Unmanned Arial Vehicle，UAV)，是一种有动力、可控制、能够携带多种任务设备、且能执行多种任务，可重复使用的无人驾驶航空器。因其具有成本低、体积小、重量轻、灵活性强，以及数据采集方便、处理和更新速度快等优势，已被广泛地应用于遥感与摄影测量领域中(文献1)。传统航测像片数量少，航摄过程中有人参与，起降和转弯可停止航摄，像片整理包括航带划分简单，但低空无人机航摄像片数目多，并且为无人控制航摄，加之其曝光时间是固定的，导致航带内和航带间的重叠无规律，像片间的连接关系复杂。因此在获取无人机像片之后，一般会对像片进行预处理，剔除无人机起降和转弯过程中的像片，然后利用剩下的像片来划分并确定航带关系。

文献“利用低空无人机飞控数据的摄影航带全自动整理方法”中提出：在航带生成过程中，判断一张像片是否属于某条航带，通过计算像片中心点偏转角β来判断，当β小于给定的阈值则将该像片加入到航带中，阈值的大小按照无人机低空数字航摄技术规范确定。但其中按照传统手动方法剔除无人机起降和转弯的像片，一方面工作量较大，另一方面由于像片较多可能导致像片的错误划分(文献2)。

文献“一种改进的无人机摄影测量系统航带设计算法”等提出采用计算几何的方式划分航带，采用测区范围多边形和最佳航向角度来确定航带关系，本方法所需的已知信息多，且对变基线的摄影不能正确划分航带(文献1)。

矢量数据是GIS中使用非常普遍的一种数据类型，在使用中有时需要对数据进行压缩，矢量数据压缩的目的是删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后续处理的速度。常用的矢量数据压缩方法有道格拉斯—普克算法等，道格拉斯—普克算法(文献3)的突出优点在于：它是一个整体算法，在一般情况下保留较大弯曲形态上的点和抖动点，删除小弯曲形态上的点。近年来很多学者将道格拉斯—普克算法进行改进，并在此基础上广泛地应用于海图海岸线制图(文献4)、管线制图(文献5)以及图像分割中(文献3)。

[文献1]陈关州,姜培轩.一种改进的无人机摄影测量系统航带设计算法[J].城市建设理论研究,2012(14).

[文献2]袁辉,胡庆武.利用低空无人机飞控数据的摄影航带全自动整理方法[J].测绘科学，2013,38(3):34-36.

[文献3]孙承勃,李秩鯤,张志华.基于道格拉斯—普克算法的图像分割初探[J].测绘与空间地理信息,2012,35(5):32-35.

[文献4]李巧,彭认灿,陈轶,董箭.道格拉斯-普克改进算法及其在海图岸线制图综合中的应用.

[文献5]杜婧,张献州.道格拉斯-普克算法的改进及其在管线制图中的应用[J].铁道勘察,2008,34(4):26-28.

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出将道格拉斯—普克算法融入到航空摄影测量，利用此算法保留航摄时较大弯曲形态上的点，然后基于角度完成航带的完整划分，从而为传统航带划分的节省工作量并且提高航带划分的精度。

本发明所采用的技术方案是：一种基于道格拉斯—普克算法的航带划分方法，其中描述的点在航带中均代表航摄时的曝光点，每一点代表一张航摄像片；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将无人机飞控数据中的经纬度坐标(B，L，H)转为大地直角坐标(Xs，Ys，Ys)，其中L表示经度、B表示纬度、H表示高度、Xs表示大地坐标系下的X轴向坐标值、Ys表示表示大地坐标系下的Y轴向坐标值、Zs表示表示大地坐标系下的高程值；

步骤2：利用道格拉斯—普克算法对转换后的无人机飞控数据进行压缩，筛选航带曲线的节点；

步骤3：对压缩后保留的无人机飞控数据点进行分类，确定哪些点属于同一航带上的关键点；

步骤4：剔除飞行转弯时曝光像片对应的无人机飞控数据点，保留航带两头像片对应的无人机飞控数据点，并完成对航带的划分。

作为优选，步骤2中所述筛选航带曲线的节点，即筛选出满足曲线限差的关键点坐标，其具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：在曲线首尾两点虚连一条直线，根据点到直线的距离公式，求出其余各点到该直线的垂直距离d；