Использование GPS-координат при сшивании фотопланов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ GPS-КООРДИНАТ при сшивании

ФОТОПЛАНОВ

12 3

Сидоркин И.И. , Цуканов М.В. , Маликова М.О.

1Сидоркин Иван Игоревич - магистрант, кафедра информационных систем, Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева, младший научный сотрудник, Орловский филиал Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российская академия наук;

2Цуканов Максим Владимирович - инженер-исследователь, Орловский филиал Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российская академия наук;

Маликова Мария Олеговна - магистрант, кафедра информационных систем, Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева, г. Орёл

Во многих сферах деятельности все большее применение находят беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Наибольшее распространение получили квадрокоптеры и мультикоптеры. Основное их предназначение состоит в том, чтобы без особых серьезных усилий можно было добраться в труднодоступные места с целью проведения воздушной съемки интересующей территории. Сшивание изображений в фотоплан может быть использовано для ведения картографических и иных работ по составлению плана местности. При этом фотопланом является изображение, состоящее из последовательности изображений, объединенных друг с другом на основе выявленных объектов, присутствующих на каждой паре сшитых изображений. Помимо камер на БПЛА может устанавливаться дополнительное оборудование: GPS-модуль, акселерометр, барометр, сонар и другие. Многие БПЛА среднего класса содержат в своей комплектации GPS-модуль, акселерометр и барометр. За счет использования GPS-модуля осуществляется возможность получения географических координат местоположения БПЛА с привязкой этих координат к полученным фото- и видео-изображениям. Данная привязка позволяет оператору или конечному пользователю определять на карте географических координат точки, в которых были получены имеющиеся фото- и видео-изображения.

Выполняя облет заданной территории БПЛА осуществляет фотосъемку местности и ведение журнала полета. Журнал полета представляет собой структурированный текстовый файл, в котором блоками записаны GPS-координаты, связанные с центром соответствующего изображения, а также другие данные о положении БПЛА в пространстве и ходе его полета. В качестве формата хранения данных о GPS-координатах чаще всего используется два значения координат точки: градусы восточной долготы - «Е» и северной широты - «N». Множество значений GPS-координат можно представить в виде следующего обозначения:

mGPS, = {КЛ,К2},

где mGPS - множество GPS координат;

i - порядковый номер блока данных в журнале полета, соответствующий порядковому номеру изображения, полученному в ходе полета. При этом максимальное значение данного параметра соответствует общему количеству изображений - M, полученных в ходе облета; i=1,...,M;

Кг - значение координат восточной долготы;

К2 - значение координат северной широты.

В процессе обработки изображений выбираются пары изображений и выполняются этапы обработки данных изображений для выполнения сшивания в фотоплан местности [1]. Полученные ключевые точки обрабатываемых изображений могут быть использованы для сшивания изображений в фотоплан.

Склейка изображений в фотоплан включает в себя не только совмещение изображений, но и перспективные преобразования изображений, и масштабирование на основе матриц томографии обрабатываемых изображений. При выполнении процедуры перспективного преобразования и масштабирования изображений изменяется и значение координат центра изображения, который связан с GPS-координатами, хранящимися в журнале полета. Для обеспечения взаимного соответствия координат центров изображений после склеивания и значений GPS-координат из журнала полета, предлагается воспользоваться формулой пересчета значений координат [2]:

п . Л Х1Д * * + ^,1,2 * У + КЬЗ К,2,1 * Х + ^,2,2 * У + К2,з"

Аз,1 * х + Кз,2 * У + Кз,з ' Кз,1 * х + Кз,2 * У + Кз,з)' где i - порядковый номер изображения в паре: i Е 1. .2;

Point (х,у,i) - локальные координаты точки i-ого изображения, являющейся центром данного изображения.

Полученные в ходе такого преобразования GPS-координаты могут быть корректно использованы при сшивании изображений в фотоплан для привязки центров сшиваемых изображений с точками на получаемом фотоплане.

Список литературы

1. Архипов П.О., Сидоркин И.И., Цуканов М.О. Алгоритмическая модель технологии минимизации искажений при сшивании снимков, полученных с БПЛА. М.: Радиотехника Системы высокой доступности, т. 14, No 5, 2018 г.

2. Geometric Image Transformation. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.opencv.Org/2.4/modules/imgproc/doc/geometric_transformations.html/ (дата обращения: 09.01.2019).