一种双目立体视觉精细地形测量系统及方法与流程

本发明涉及地形测量技术领域，具体而言，涉及一种双目立体视觉精细地形测量系统及方法。

背景技术：

地形地貌的快速精细化动态监测是陆地表层各项科学研究的重要数据基础和难点所在，精确的获取地形地貌数据对于认识流域地貌变化过程及原因具有重要意义。在全球气候变化的背景条件下，以水力作用为驱动力的水土流失问题日益严重，引发土地退化、生态失调、旱涝灾害频发以及淤塞下游河道，具有严重的当地效应和异地效应，此外滑坡、泥石流等自然灾害频发也直接威胁着流域内的人民生命财产安全。精细地形获取不仅有助于快速获取坡面水土流失监测，还可应用于滑坡体地面缝隙监测、崩塌散落物分布特征以及河道形变和泥石流动态监测等，这些精细地形监测可为认识地貌演变过程，建设合理的自然灾害(滑坡、泥石流等)预警和防范体系提供技术支持和帮助，对社会可持续发展具有重要意义(montanarellaandvargas,2012)。

地面大尺度地形测量常常依赖于遥感、无人机等技术，但不同于大尺度地形监测，厘米级的精细地形测量则需要更精密的仪器。在流域地形地貌监测中，地表沟壑形态变化监测是其中的主要内容，监测的主要目的是基于现场测量或遥感产品得到地形的数字高程模型(dem)。传统的测尺法或者地形测针法能够粗略的获取所测区域的大致地形特征，但费时费力且无法获取高精度的地形数据，不能满足目前对流域地形地貌演变的研究需求，需要结合现代科技开展新方法和新技术。在进行现场测量时，通常需要精确测量设备，如全站仪、高精度卫星系统(gnss)接收器、激光轮廓仪等(castilloetal.,2012)，这些设备通常不易获得或价格昂贵，此外，地形变化和沉积过程的变化需要密集的xyz坐标数据，一般通过地面激光扫描(tls)(perroyetal.,2012)或机载激光扫描(als)(heritageandhetherington,2007)获取。tls精度较高，但需要在地面小范围内使用，因而会受到一定限制，als通常无法精确捕捉小面积地形(perroyetal.,2010)，但可以快速获取大范围的地形数据，其成本和可行性方面使其在大多数监测项目的使用受到限制(表1)。高精度gps(rtk)技术是实时处理两个测站载波相位的差分信号，通过基站与流动站接收机的无线信号传输实现厘米级三维定位精度的现代测量方法。该技术精度高且不受恶劣天气影响因而受到野外地形测量工作者的重视和欢迎，但该方法在作业过程中需要测量者接触每一个测量位置，这在地形复杂地区是很难做到的，因此应用范围受到限制(表1)。对于遥感产品获取地形数据，如航空照片和卫星图像，需要有足够高的分辨率来获取高精度dem(giménezetal.,2009)，虽然高分辨率图像(分辨率为<1m)的获取方式越来越多，但立体视图图像的获取需要大量的资金，而且基于此方法获取的地形数据精度不足以精细模拟地形变化，因此需要寻找更合适的方法快速精细获取地形变化数据。

表1常见的地形测量仪器性能对比

随着现代摄影技术的发展，研究者在立体摄影测量获取精细地形数据方面开展了有意义的探索。摄影测量技术通过对多幅摄影影像相互重叠的部分进行交互编译，最终获得dem。基于同一表面的地面或空中图像建模是摄影测量学的重要方向，半自动化结构的多视图立体工作流(sfm–mvs)(seitzetal.,2006；verhoevenetal.,2012；javernicketal.,2014)逐渐发展并被集成于摄影测软件中，如agisoft开发的photoscan软件等，这一研究方法对物体或地形特征的建模可以通过与遥控飞艇(marzolffandpoesen,2009)或者无人机上(frankletal.,2015)相结合，鉴于其低成本和灵活的性质，越来越多地被应用用于地球科学方面的研究(corbaneetal.,2008；hendrickxetal.,2011；lucieeretal.,2014；peteretal.,2014)。例如，基于图像的地形建模已经被用于生成历史球体的精确模型(staletal.,2012)、建筑物(staletal.,2011)、冲沟(castilloetal.,2012；gómez-gutiérrezetal.,2014；kaiseretal.,2014)、地形(jamesandrobson,2012；qinetal.,2019)，甚至是特殊景观(verhoevenetal.,2012)等。

然而，目前大多数有关摄影测量的精细地形研究大多是基于单目测距原理获取二维平面图像，然后在2.5d的环境下进行的，需要用标靶标定地形信息并保证重叠率，且测量范围有限，后处理耗时较长。这样导致测量的自动化标准不高，人为干预过强且测量工作效率较低。双目立体视觉测量是基于视差原理，通过块匹配算法对系统采集的左图像与右图像进行匹配与计算，生成左右视差图像，然后根据视差图像计算得到深度图像，由三角几何关系得到被测点的三维坐标。从而可知空间任一点在对应坐标，即可进行空间点的重建。双目立体视觉测量具有较宽的光谱响应范围，可以结合地物光谱特征(例如滑坡、侵蚀、湿度)与测距信息，精细测量地貌变化。这种测量方法属于非接触式测量，可用于复杂地形或(滑坡)危险区域，此外还可开展长时间监测、分析和识别任务，系统相对简单且成本不高，因此值得探讨其在精细地形测量中的应用。

在将双目立体视觉摄影测量应用于精细地形图的测量时，双目立体视觉摄影测量技术可以获取物体的三维形态特征，但无法快速获取地形特征信息，因此仍需解决以下问题：1、在地形测量中如何确定被测地物的三维形态特征？2、如何实现从图像像素坐标系转换至世界坐标系？3、怎样处理获取的图像快速生成地形点云数据和可视化地形图？

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中双目立体视觉摄影测量应用于精细地形图的测量时，双目立体视觉摄影测量技术可以获取物体的三维形态特征，但无法快速获取地形特征信息的问题。本发明提供一种双目立体视觉摄影测量系统及方法，争取实现该测量系统的市场推广，为测量三维目标坐标及相关研究提供科学依据。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提出一种双目立体视觉精细地形测量系统，包括：

电器柜，用于保护电器柜内部的各个部件；

所述电器柜内设置有电源，硬件装置和通讯部分，软件数据处理模块，坐标系转换处理程序；

所述硬件装置和通讯部分，用于图像、经纬度采集以及数据传输；所述硬件装置和通讯部分包括gige工业相机，嵌入式计算机视觉系统(evs)，5g传输终端，供电系统，步进电机，驱动器，编码器，和八个红外传感器；其中，所述步进电机用于为所述测量系统的移动提供动力输出，控制驱动器与编码器通过串口通信技术与labview开发平台提供的ni-visa程序接口相结合，实现所述测量系统的远程数字闭环控制；其中，所述编码器与所述步进电机同轴连接，用于移动测量系统的数字闭环控制；其中所述八个红外传感器对角线安装在所述电器柜的一侧，不同红外传感器的触发导致电器柜停留在不同的坡位处；

所述软件数据处理模块，用于基于labview平台的机器视觉技术将拍摄的图像转换成三维点云数据，但还不具有地形特征；所述软件数据处理模块包括双目视觉相机，用于通过gigevision数字接口与ni-max配置管理软件建立连接，为labview开发凭条的ni-imaq图像采集与处理系统提供软件与硬件设备之间的通信支持，完成high-speed高分辨的图像采集与处理；

所述坐标系转换处理程序，用于将深度图像像素坐标系转换为世界坐标系，建立坐标转换关系，实现坐标转换；其中，所述坐标系转换处理程序包括嵌入式计算机视觉系统，所述嵌入式计算机视觉系统通过接口与双目视觉相机连接，通过串口通信与步进电机控制器及数字输入模块连接；

集成所有模块功能，测量地物尺寸，实时获取具有经纬信息的高精度地形测量数据。

可选地，所述双目视觉相机是由两个千兆相机组成，用于获取坡面地表形态图像。

本发明第二方面提供一种双目立体视觉精细地形测量方法，使用上述的双目立体视觉精细地形测量系统进行地形估测，包括以下步骤：

步骤1，系统标定，

双目视觉相机的标定程序需要一个印有70个(10×7)黑色实心圆的白色标定板，圆心之间的距离均为4cm，直径为2cm。标定前确定双目视觉相机被水平固定，且在标定后不会被移动或改变相机间的相对位置。标定结果显示最大相对误差为0.72％，最小相对误差为0.10％；

标定程序需要一块在白色背景上印有70个(10×7)黑色实心圆点的标定设备，每个黑色实心圆点的直径为2cm，并且每两个实心圆点的圆心间的距离是4cm；相机的视野被平均分为了9个单元来确定两个相机间的距离以及畸变系数；标定板需要完全出现在两个相机获取的第一张标定图像中，然后标定板需要以不同的位置与不同的角度覆盖所有相机视野中的单元；最后当所有标定图像覆盖了两个相机全部视野后，切向与径向的畸变将通过公式(1)和公式(2)修正，公式如下：

式中x1,x2,y1,y2是校正图像的坐标系数；(x,y)是原始图像的坐标系数；rx,ry是不同方向上的焦距；m是径向畸变的修正系数；t1,t2是切向畸变的修正系数。

步骤2，图像获取，包括在labview平台上结合vdm视觉开发模块进行机器视觉应用程序的开发，并将所开发的应用程序部署到windows或linux实时操作系统上，以搭建图像获取系统；系统获取的图像，按照获取时间自动分类并存储到相应的文件夹与mysql数据库中，数据库通过数据库连接工具包与labview平台结合，从而实现了在平台上可执行数据库的操作；

步骤3，图像分析，labview操作平台中的机器视觉模块对获取的图像进行处理与分析；为了获得更好的沟道轮廓与更精确的沟道图像数据；通过块匹配算法对图像采集系统中左右两个数字工业相机采集的左图像与右图像进行匹配与计算，生成左右视差图像；根据视差图像计算得到的深度图像；采用vdm视觉开发模块中的图像减法、二值图像腐蚀、粒子去除和填充函数将沟道轮廓从深度图像中提取出来，然后对所提取出来的沟道轮廓进行粒子分析并计算出轮廓的沟道图像粒子总和的值，并将该值显示在经过处理与分析后的重构图像上，，提取图像中的特征点数据并进行分类，建立图像特征点数据集与测量目标尺寸的估测模型。由此可以计算被测物的尺寸和确定图像中任意点的三维坐标。

步骤4，坐标转换，基于labview平台的机器视觉技术开发坐标转换的软件系统，确定监测目标的三维坐标，并实现被测物各点在地坐标的确定。坐标转换可根据拍摄时所获取的经纬度信息、拍摄系统所处高度及图像中被测地物尺寸、三维坐标共同确定。

通过以上系统或方法，本发明的硬件装置和软件系统，实现亚厘米级的精细地形图快速获取，并在室内、外开展工作验证研制测量系统的精度和各项指标，实现高精度地形图的动态过程测量、实时监测、远程传输和多用户数据共享。为流域综合管理、地貌地形观测、水土保持与生态环境修复、自然灾害预警等提供科学依据和技术支撑。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚，下面将参照附图详细描述本发明的具体实施例。但需声明的是，下面描述的附图仅仅是本发明的示例性实施例的附图，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统的内部结构示意图。

图2是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉移动测量系统的结构示意图。

图3是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统电器柜的结构示意图。

图4是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统的标定过程及标定软件界面图。

图5是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统获取的土壤侵蚀沟道图。

图6是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统获取的深度图像。

具体实施方式

现在将参考附图来更加全面地描述本发明的示例性实施例，虽然各示例性实施例能够以多种具体的方式实施，但不应理解为本发明仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例是为了使本发明的内容更加完整，更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。

在符合本发明的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的结构、性能、效果或者其他特征可以以任何合适的方式结合到一个或更多其他的实施例中。

在对于具体实施例的介绍过程中，对结构、性能、效果或者其他特征的细节描述是为了使本领域的技术人员对实施例能够充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以在特定情况下，以不含有上述结构、性能、效果或者其他特征的技术方案来实施本发明。

附图中的流程图仅是一种示例性的流程演示，不代表本发明的方案中必须包括流程图中的所有的内容、操作和步骤，也不代表必须按照图中所显示的顺序执行。例如，流程图中有的操作/步骤可以分解，有的操作/步骤可以合并或部分合并，等等，在不脱离本发明的发明主旨的情况下，流程图中显示的执行顺序可以根据实际情况改变。

附图中的框图一般表示的是功能实体，并不一定必然与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

各附图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而下文中可能省略了对相同或类似的元件、组件或部分的重复描述。还应理解，虽然本文中可能使用第一、第二、第三等表示编号的定语来描述各种器件、元件、组件或部分，但是这些器件、元件、组件或部分不应受这些定语的限制。也就是说，这些定语仅是用来将一者与另一者区分。例如，第一器件亦可称为第二器件，但不偏离本发明实质的技术方案。此外，术语“和/或”、“及/或”是指包括所列出项目中的任一个或多个的所有组合。

图1是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统的内部结构示意图。图2是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉移动测量系统的结构示意图。

为了解决上述技术问题，本发明的双目立体视觉精细地形测量系统包括如下技术方案：

(1)地形测量视觉系统与定位系统相结合的硬件系统，准确确定图像中地形的三维信息和经纬度信息。(2)基于虚拟仪器技术的labview平台开发图像采集与处理系统，根据拍摄图像快速计算视差生成深度图像，运用光学、电动力学、测量学、计算机科学等学科的理论知识，实现可见光图像向三维点云数据和图像像素坐标向世界左边系的快速转化，从理论和技术方面研究三维地物坐标监测的方法，确定监测区域的精细地形图。

该测量仪可以实现高精度、省时省力、无接触式自动测量功能，满足坡面、流域和区域尺度地形地貌演变的自动监测的需要，并实现地形三维重建，将动态测量结果实现远程传输和多用户数据共享。研制仪器为流域综合管理、地貌地形精细监测、水土保持与生态环境修复、自然灾害预警和防范等提供科学依据和技术支撑。

具体的，本发明运用光学、电动力学、测量学、计算机科学等学科的理论知识，针对目前三维立体精确测量仪器在精细地形变化监测应用中存在的主要问题，以研制基于双目立体视觉的精细地形变化摄影测量系统为目标。硬件部分采用gige工业相机、嵌入式计算机视觉系统(evs)、5g传输终端、gps定位器、供电系统、传感器、编码器等硬件，组装重力感应装置准确确定相机球形坐标系的竖直方向，嵌套高精度gps定位器实现深度图像的获取及拍摄点经纬度的确定。基于labview平台的机器视觉技术开发仪器控制、数据采集和图像处理的软件系统，并利用visiondevelopmentmodule(vdm)视觉应用模块进行图像的获取、存储、分析与处理，提取图像中的特征点云数据并进行分类，建立图像特征点云数据集与测量目标尺寸的估测模型，确定监测目标的三维坐标及尺寸，并实现被测物各点坐标的确定。监测系统旨在建立和完善立体摄影测量技术和设备，根据拍摄图像快速生成可视化地形图和精细dem，创建立体的自动测量系统及图像处理方法，获得高精度、高效率、无接触式测量系统，并争取实现该测量系统的市场推广，为测量三维目标坐标及相关研究提供科学依据。

如图1-2所示，一种双目立体视觉精细地形测量系统的内部结构示意图。双目立体视觉移动测量系统包括：1.嵌入式计算机视觉系统，2.红外传感器，3.gps定位器，4.双目视觉gige工业相机，5.测量系统连接件，6.电器柜设备外壳，7.5g传输终端，8.供电系统。双目立体视觉测系统量主要包括两个部分：硬件装置和通讯部分，负责图像、经纬度采集以及数据传输；软件处理模块，主要功能是基于labview平台的机器视觉技术将拍摄的图像转换成三维点云数据，坐标系转换处理程序，主要目的是将深度图像像素坐标系转换为世界坐标系，通过重力感应装置确定竖直方向，利用gps定位器确定相机精准经纬坐标，然后建立坐标转换关系，最终实现坐标转换；集成所有模块功能后，测量地物尺寸，最终可以实时获取具有经纬信息的高精度地形测量数据。

如图3所示，一种双目立体视觉精细地形测量系统电器柜的结构示意图。电器柜由不锈钢制成，用来保护电器柜内部硬件设备：其中包括直流电源，两个工业数字相机，嵌入式计算机视觉系统，步进电机的控制驱动器，数字量输入模块。

其中，硬件装置和通讯部分，其中，硬件装置用于硬件控制，软件处理模块和坐标系转换处理程序的每个部分都是通过与之对应的软件系统和硬件设备相结合实现的。步进电机为整套测量系统的移动提供动力输出，控制驱动器与编码器通过串口通信技术与labview开发平台提供的ni-visa程序接口相结合，实现了测量系统的远程数字闭环控制。选取基于千兆以太网图像传输标准的工业相机，通过gigevision数字接口与ni-max配置管理软件建立连接，为labview开发平台的ni-imaq图像采集与处理系统提供了软件与硬件设备之间的通信支持，实现了high-speed高分辨率的图像采集与处理。

编码器与步进电机同轴连接在一起实现移动测量系统的数字闭环控制；八个红外传感器呈对角线安装在电器柜的一侧，不同红外传感器的触发导致电器柜停留在不同的坡位处；双目视觉相机是由两个千兆(gige)相机组成，每个相机能够达到高分辨率，用来获取坡面地表形态图像；嵌入式计算机视觉系统是移动测量系统的核心，不仅通过接口与双目视觉相机相连，而且还通过串口通信与步进电机控制器以及数字输入模块连接。

所述双目立体视觉精细地形测量系统的设置还包括，完成双目立体视觉精细地形测量仪的硬件设备构建、调试和安装。设计和加工电器柜、方形滑轨等，将所购买的硬件设施安装至电器柜内。在移动平台上搭建双目视觉相机、重力感应装置、高精度gps定位器、嵌入式计算机视觉系统、驱动控制器、供电系统、5g传输终端、串口服务器、数字量输入模块、mysql数据库、以及传感器与无线网络，实现被测地物三维信息数据无接触式获取，并利用数据库网络互联技术将数据发布至远程数据库进行查看与分析。

基于labview平台的机器视觉技术，开发仪器控制、数据采集和图像处理的软件系统。编写软件程序对搭建的硬件部分进行控制，实现数据自动采集，图像的获取、存储、分析与处理，利用视差原理获取深度图像，建立图像特征点云数据集与测量目标尺寸的估测模型，并结合坐标转换信息最终输出大地坐标系下亚厘米级精细地形图。

本发明的双目立体视觉精细地形测量系统应用于野外地形监测，双目立体视觉地形测量仪适用于进行野外调查。

本发明的关键技术点为：

(1)深度图像像素三维坐标系转换为世界坐标系。

通过组装重力感应器准确确定深度图像像素坐标系的竖直方向，系统内的高精度gps定位器与软件程序共同实现深度图像像素坐标系向具有经纬坐标信息的世界坐标系的转换，并采用高精度的双目gige工业相机采集高分辨率视差图像，从而实现地物的精确测量及三维重构功能。

(2)高精度地形图实时输出。

本发明基于labview平台的机器视觉技术开发仪器控制、数据采集、图像处理软件系统，采用vdm视觉应用模块实现图像的获取、存储、分析与处理，提取图像中的特征点数据并进行分类，建立图像特征点数据集与测量目标尺寸的估测模型，确定监测目标的三维坐标及尺寸，并实现被测物各点在地坐标的确定，建立图像特征点云数据与测量目标三维尺寸的估测模型，确定监测目标的三维坐标及尺寸，并结合坐标转换数据获取高精度的地形图。以上所有的软件系统都将以芯片的形式直接内嵌于测量仪中，与嵌入式计算机视觉系统、mysql数据库和5g传输终端相连，实现高精度地形图实时输出，并利用数据库网络互联技术将数据发布至远程数据库进行查看与分析，实现数据自动采集，所开发的机器视觉技术可以实现对地物的实时、连续监测。

本发明的双目立体视觉精细地形测量系统具备主要性能指标如下：

(1)装有硬件设备的不锈钢箱体几何尺寸：300mm×300mm×100mm(长×宽×深)，材料2mm厚不锈钢板，制造误差小于2mm；

(2)双目立体视觉测量仪无环境干扰最佳工况条件下水平测量精度±1mm；

(3)双目立体视觉测量仪无环境干扰最佳工况条件下垂直精度±2mm；

(4)设备(不含可选用配件)重量小于3kg；

(5)基于labview平台的仪器控制、数据采集、图像处理系统可以实现的设备精准定位，定位精度不低于1cm；

(6)每秒最少可以获取30帧图像；

(7)图像分辨率不低于1294*964像素值；

(8)实现数据实时发布传输延时不高于0.1s；

(9)单张图像处理系统获取点云数据耗时<1s；

(10)双目立体视觉测量仪100m高空可测量最大尺寸为350m的地物。

本发明还提供一种使用上述双目立体视觉精细地形测量系统，用于地形估测的方法，包括以下步骤：

1、系统标定

双目视觉相机的标定程序需要一个印有70个(10*7)黑色实心圆的白色标定板，圆心之间的距离均为4cm，直径为2cm。标定前确定双目视觉相机被水平固定，且在标定后不会被移动或改变相机间的相对位置。标定结果显示最大相对误差为0.72％，最小相对误差为0.10％。

图4是示出了根据本发明实施例的一种双目立体视觉精细地形测量系统的标定过程及标定软件界面图。

标定程序需要一块在白色背景上印有70个(10×7)黑色实心圆点的标定设备(图4a，图4b)。每个黑色实心圆点的直径为2cm，并且每两个实心圆点的圆心间的距离是4cm。标定过程如图4所示，相机的视野被平均分为了9个单元来确定两个相机间的距离以及畸变系数(图4d)。标定板需要完全出现在两个相机获取的第一张标定图像中，然后标定板需要以不同的位置与不同的角度覆盖所有相机视野中的单元，如(图4c)所示。最后当所有标定图像覆盖了两个相机全部视野后(图4d)，切向与径向的畸变将通过公式(1)和公式(2)修正，公式如下：

式中x1,x2,y1,y2是校正图像的坐标系数；(x,y)是原始图像的坐标系数；rx,ry是不同方向上的焦距；m是径向畸变的修正系数；t1,t2是切向畸变的修正系数。

步骤二，图像获取。

机器视觉应用程序的开发是在labview平台上结合vdm视觉开发模块进行，并将所开发的应用程序部署到windows或linux实时操作系统上，以搭建图像获取系统。系统获取的图像，按照获取时间自动分类并存储到相应的文件夹与mysql数据库中，数据库通过数据库连接工具包与labview平台结合，从而实现了在平台上可执行数据库常规的操作。如图3所示一种双目立体视觉精细地形测量系统获取的土壤侵蚀沟道图，是图像获取系统在室内和野外获取的土壤侵蚀沟道图像。

步骤三，图像分析。

labview操作平台中的机器视觉模块对获取的图像进行处理与分析。为了获得更好的沟道轮廓与更精确的沟道图像数据，采用深度阈值分割技术对图5中的图像进行分割处理。通过块匹配算法对图像采集系统中左右两个数字工业相机采集的左图像与右图像进行匹配与计算，生成左右视差图像。如图6所示的双目立体视觉精细地形测量系统获取的深度图像，根据视差图像计算得到的深度图像。采用vdm视觉开发模块中的图像减法、二值图像腐蚀、粒子去除和填充等函数将沟道轮廓从深度图像中提取出来，然后对所提取出来的沟道轮廓进行粒子分析并计算出轮廓的沟道图像粒子总和的值，并将该值显示在经过处理与分析后的重构图像上，提取图像中的特征点数据并进行分类，建立图像特征点数据集与测量目标尺寸的估测模型。由此可以计算被测物的尺寸和确定图像中任意点的三维坐标。

步骤四，坐标转换，基于labview平台的机器视觉技术开发坐标转换的软件系统，确定监测目标的三维坐标，并实现被测物各点在地坐标的确定。坐标转换可根据拍摄时所获取的经纬度信息、拍摄系统所处高度及图像中被测地物尺寸、三维坐标共同确定。

本发明的主要的创新点如下：

(1)双目gige工业相机获取深度图像；

(2)嵌套高精度gps定位器获取飞行轨迹信息；的大地坐标系的转换；

(3)基于labview平台的机器视觉技术，实现标定、仪器控制、数据采集、图像处理、坐标转换功能，根据拍摄图像计算地物尺寸、快速生成具有世界坐标信息的可视化地形图；

(4)数据实时发布、数据库远程连接访问、移动测量系统远程控制。

与现有技术相比，本发明的关键技术，解决方案和有益效果为：

(1)深度图像像素坐标系转换成世界坐标系

采用测量高精度的双目gige工业相机采集高分辨率视差图像，系统内的高精度gps定位器与软件程序共同实现图像像素坐标系向世界坐标系的转换，从而实现地物的精确测量及三维重构功能。

(2)高精度地形图实时输出

本项目将基于labview平台的机器视觉技术开发仪器控制、数据采集、图像处理软件系统，采用vdm视觉应用模块可以实现图像的获取、存储、分析与处理，提取图像中的特征点数据并进行分类，建立图像特征点数据集与测量目标尺寸的估测模型，确定监测目标的三维坐标及尺寸，并实现被测物各点在地坐标的确定，并结合坐标转换数据获取高精度的地形图。mysql数据库和5g传输终端，实现高精度地形图实时输出，并利用数据库网络互联技术将数据发布至远程数据库进行查看与分析，实现数据自动采集，所开发的机器视觉技术可以实现对地物的实时、连续监测。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行进一步详细说明，应理解的是，本发明不与任何特定计算机、虚拟装置或者电子设备固有相关，各种通用装置也可以实现本发明。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。