(57)【要約】【課題】飛行体に装着された映像獲得カメラで撮影された単一映像情報から地上制御点を計算して姿勢角センサーの三次元誤整列情報を定量的に抽出して補正する単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法に関する。【解決手段】地上制御点基準ベクターの計算段階と、映像情報を利用した地上制御点観測ベクターの計算段階と、計算された前記地上制御点基準ベクターと前記地上制御点観測ベクターを利用した姿勢誤差行列計算段階と、前記姿勢誤差行列計算値を利用した姿勢角センサー誤整列の補正段階とを含んで成り立つ。【選択図】図１
2010145389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上制御点基準ベクターの計算段階と、
映像情報を利用した地上制御点観測ベクターの計算段階と、
計算された前記地上制御点基準ベクターと前記地上制御点観測ベクターを利用した姿勢誤差行列計算段階と、
前記姿勢誤差行列計算値を利用した姿勢角センサー誤整列補正段階とを含んで成り立つことを特徴とする単一映像を利用した姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法。
【請求項２】
前記地上制御点基準ベクターの計算段階では、地球座標系の飛行体位置ベクター
【数３７】
2010145389.tif 000039
と地上制御点位置ベクター
【数３８】
2010145389.tif 000040
を利用して地上制御点基準ベクター
【数３９】
2010145389.tif 000041
を次の式
【数４０】
2010145389.tif 000042
によって計算することを特徴とする請求項１に記載の単一映像を利用した姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法。
【請求項３】
前記地上制御点観測ベクター計算段階では、地球座標系の計算された飛行体のカメラ視線ベクター
【数４１】
2010145389.tif 000043
と相対ベクター
【数４２】
2010145389.tif 000044
を利用して地上制御点観測ベクター
【数４３】
2010145389.tif 000045
を次の式
【数４４】
2010145389.tif 000046
によって計算することを特徴とする請求項１に記載の単一映像を利用した姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法。
【請求項４】
前記姿勢誤差行列計算段階では、地上制御点基準ベクターと地上制御点観測ベクターを利用して姿勢誤差行列
【数４５】
2010145389.tif 000047
を計算することを特徴とする請求項１に記載の単一映像を利用した姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法。
【請求項５】
前記姿勢角センサー誤整列補正段階では、補正前姿勢角センサー装着行列
【数４６】
2010145389.tif 000048
から算出された姿勢誤差行列
【数４７】
2010145389.tif 000049
を補正して補正後姿勢角センサー装着行列
【数４８】
2010145389.tif 000050
を次の式
【数４９】
2010145389.tif 000051
によって計算することを特徴とする請求項１に記載の単一映像を利用した姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は姿勢角センサーの誤整列補正方法に関することで、より詳しくは宇宙船(Spacecraft)又は航空機(Aircraft)のような飛行体に装着された映像獲得カメラで撮影された単一映像情報から地上制御点(Ground Control Point)を計算して姿勢角センサーの三次元誤整列情報を定量的に抽出して補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、空間上の姿勢角を計算するために姿勢角センサーが使われて、このような姿勢角センサーの初期装着角は地上試験装置などを通じて測定されソフトウェア的に補償される。
【０００３】
しかし、宇宙船の場合打ち上げ震動、重力変化及び軌道環境での構造物の熱変形、又は航空機の場合に離着陸による構造震動又は熱的環境特性によって姿勢角センサーの追加的な誤整列(misalignment)が発生する。従って、このような誤整列はカメラを通じて撮影された映像の品質を低下させるので適切な補正が要求される。
【０００４】
従来の姿勢角センサーの誤整列補正方法では、カメラを通じて撮影された立体映像情報から地上制御点を計算して姿勢角センサーの三次元誤整列を補正（絶対補正）する、または、カメラを通じて撮影された単一映像情報から地上制御点を計算して姿勢角センサーの二次元誤整列を補正（絶対補正）する方法が主に使われた。
【０００５】
しかし、前述した方法の場合、三次元誤整列を補正するために立体映像情報が要求される、又は単一映像情報使用時二次元誤整列補正だけ可能だと言う短所があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は従来技術の問題点を解決するためもので、本発明の目的は、カメラで撮影された単一映像情報から地上制御点を計算して姿勢角センサーの三次元誤整列補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記のような目的を果たすために、本発明である単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法は、地上制御点基準ベクター（ベクトル）の計算段階と、映像情報を利用した地上制御点観測ベクターの計算段階と、計算された前記地上制御点基準ベクターと、前記地上制御点観測ベクターを利用した姿勢誤差行列計算段階と、前記姿勢誤差行列計算値を利用した姿勢角センサー誤整列補正段階とを含んで成り立つことを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記地上制御点基準ベクターの計算段階では、地球座標系(Earth Centered Earth Fixed Coordinate System)の飛行体位置ベクター
【数１】
2010145389.tif 000003
と地上制御点位置ベクター
【数２】
2010145389.tif 000004
を利用して地上制御点基準ベクター
【数３】
2010145389.tif 000005
を次の式
【数４】
2010145389.tif 000006
によって計算することを特徴とする。
【０００９】
このとき、前記地上制御点観測ベクター計算段階では地球座標系の計算された飛行体のカメラ視線ベクター
【数５】
2010145389.tif 000007
と相対ベクター
【数６】
2010145389.tif 000008
を利用して地上制御点観測ベクター
【数７】
2010145389.tif 000009
を次の式
【数８】
2010145389.tif 000010
によって計算することを特徴とする。
【００１０】
また、前記姿勢誤差行列計算段階では、地上制御点基準ベクターと地上制御点観測ベクターを利用して姿勢誤差行列
【数９】
2010145389.tif 000011
を計算することを特徴とする。
【００１１】
また、前記姿勢角センサー誤整列補正段階では、補正前姿勢角センサー装着行列
【数１０】
2010145389.tif 000012
から算出された姿勢誤差行列
【数１１】
2010145389.tif 000013
を補正して補正後姿勢角センサー装着行列
【数１２】
2010145389.tif 000014
を次の式
【数１３】
2010145389.tif 000015
によって計算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上で前述した本発明によれば、既存の立体映像情報を利用する誤整列補正方法と違い、カメラで撮影された単一映像情報を利用して三次元誤整列計算が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の姿勢角センサー誤整列補正段階を現わしたフロ―チャ―トであり、
【図２】本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の地上制御点基準ベクターを現わした図面であり、
【図３】本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の地上制御点観測ベクターを現わした図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【００１５】
以下、添付された図面を参照しで本発明の実施例を詳しく説明する。図1は本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の姿勢角センサー誤整列補正段階を現わした図面であり、図２は本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の地上制御点基準ベクターを現わした図面であり、図３は本発明による単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法の地上制御点観測ベクターを現わした図面である。
【００１６】
まず、図１に図示されたように、単一映像を利用した姿勢角センサー三次元誤整列補正方法は地上制御点基準ベクター計算段階（Ｓ１００）と、地上制御点観測ベクター計算段階（Ｓ２００）と、姿勢誤差行列計算段階（Ｓ３００）及び姿勢角センサー誤整列の補正段階（Ｓ４００）が順次に進行されて成り立つ。
【００１７】
前記地上制御点基準ベクター（Ｖ１，Ｖ２，．．．，ＶＮ）は図２に図示されたように地球中心（４１０）から飛行体までの位置ベクター（Ｒ１，Ｒ２，．．．，ＲＮ）と地球中心（４１０）で地上制御点までの位置ベクター（Ｇ１，Ｇ２，．．．，ＧＮ）のベクター差で表示される。
【００１８】
前記、地上制御点観測ベクター（Ｍ１，Ｍ２，．．．，ＭＮ）は図３に図示されたように、 飛行方向（１００）をついて飛行する飛行体のカメラ視線ベクター（Ｌ１，Ｌ２，．．．，ＬＮ）と映像中心線（２１０）と視線ベクターを含むＣＣＤライン（２２０）上の視線ベクターが会う点（４００）から映像（２００）上の地上制御点（３００）まで相対ベクター（Ｐ１，Ｐ２，．．．，ＰＮ）のベクター合に表示される。
【００１９】
ここで、前記地上制御点基準ベクターの計算段階（Ｓ１００）では飛行体位置ベクター（Ｒ１，Ｒ２，．．．，ＲＮ）と地上制御点位置ベクター（Ｇ１，Ｇ２，．．．，ＧＮ）のベクター差を利用して地上制御点基準ベクター（Ｖ１，Ｖ２，．．．，ＶＮ）を計算する。
【００２０】
このとき、地球座標系(Earth Centered Earth Fixed Coordinate System)の飛行体位置ベクター
【数１４】
2010145389.tif 000016
と地上制御点位置ベクター
【数１５】
2010145389.tif 000017
を利用して地上制御点基準ベクター
【数１６】
2010145389.tif 000018
を数学式で現わせば下のようになる。
【数１７】
2010145389.tif 000019
【００２１】
また、前記地上制御点観測ベクター計算段階（Ｓ２００）では、飛行体カメラ視線ベクター（Ｌ１，Ｌ２，．．．，ＬＮ）と前記カメラ視線ベクターから地上制御点まで相対ベクター（Ｐ１，Ｐ２，．．．，ＰＮ)のベクター合を利用した地上制御点観測ベクター（Ｍ１，Ｍ２，．．．，ＭＮ）を計算する。
【００２２】
このとき、カメラ座標系でのカメラ視線ベクター
【数１８】
2010145389.tif 000020
をカメラ座標系で飛行体の本体座標系までの変換行列
【数１９】
2010145389.tif 000021
、 本体座標系で慣性座標系までの変換行列
【数２０】
2010145389.tif 000022
、そして慣性座標系で地球座標系までの変換行列
【数２１】
2010145389.tif 000023
を利用して座標系でのカメラ視線ベクター
【数２２】
2010145389.tif 000024
を数学式で現わせば下のようになる。
【数２３】
2010145389.tif 000025
【００２３】
このとき、カメラ視線ベクターと映像との交点で地上制御点までの相対ベクター
【数２４】
2010145389.tif 000026
を映像座標系で地球座標系までの変換行列
【数２５】
2010145389.tif 000027
を利用して座標系での相対ベクター
【数２６】
2010145389.tif 000028
を数学式で現わせば下のようになる。
【数２７】
2010145389.tif 000029
【００２４】
このとき、地球座標系で計算された飛行体のカメラ視線ベクター
【数２８】
2010145389.tif 000030
と相対ベクター
【数２９】
2010145389.tif 000031
を利用して地上制御点観測ベクター
【数３０】
2010145389.tif 000032
を数学式で現わせば下のようになる。
【数３１】
2010145389.tif 000033
【００２５】
また、前記姿勢誤差行列計算段階（Ｓ３００）では、地上制御点基準ベクターと地上制御点観測ベクターを利用して姿勢誤差行列を計算する。このとき、トライアド（ＴＲＩＡＤ） 又はクエスト（ＱＵＥＳＴ）のような既存の三次元姿勢誤差計算アルゴリズムを使って姿勢誤差行列
【数３２】
2010145389.tif 000034
を計算する。
【００２６】
また、前記姿勢角センサー誤整列補正段階（Ｓ４００）では、算出された姿勢誤差行列を利用して姿勢角センサーの三次元誤整列を補正して姿勢誤差を消去する。このとき、補正前姿勢角センサー装着行列
【数３３】
2010145389.tif 000035
に姿勢誤差行列
【数３４】
2010145389.tif 000036
を補正して補正後姿勢角センサー装着行列
【数３５】
2010145389.tif 000037
を数学式で現わせば下のようになる。
【数３６】
2010145389.tif 000038
【００２７】
以上で本発明の望ましい実施に対して図示して説明したが、本発明は前記のような実施例に限定されるのではなく、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を抜け出さない範囲内で通常の知識を持った者ならば誰でも多様な変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｓ１００ : 地上制御点基準ベクター計算段階、  Ｓ２００ : 地上制御点観測ベクター計算段階、  Ｓ３００ : 姿勢誤差行列計算段階、  Ｓ４００ : 姿勢角センサー誤整列補正段階
【図１】
2010145389.tif 000052
【図２】
2010145389.tif 000053
【図３】
2010145389.tif 000054