物件定位流程

Object Detecting Model

Object Detecting Process Real-time Data

Image Data

Flight Attitude Data

Object Identification And Position in The Image

Mapping position on image to GNSS position

Object information and GNSS position

Object Detecting Model

圖 14 (a) 中可看到俯仰角是指機身以 Yf 軸為軸心，機頭向上或向下擺動與水平 平面形成夾角。機頭上仰時俯仰角由0 度開始正向增加角度，介於 0 度與 180 度 之間，俯身則由零度開始隨傾斜增加而角度遞減，並且角度介於0 度到 180 度。

圖 14 (b) 中則以 Xf 軸為軸心傾斜機身，而傾斜的機身與水平面夾角為翻滾角，

以水平姿態作為基準0 度，若由機尾看向機頭的方向，見機身順時鐘傾斜，此時 翻滾角隨傾斜程度增加，角度可介於0 度到 180 度之間，逆時鐘傾斜則反之，隨 傾斜增加而角度由0 度遞減，最多遞減至-180 度。圖 14 (c) 中則可直覺看出偏 航角是指以 Zf 為軸心，機頭與正北方的夾角，正北方作為偏航角 0 度，順時鐘 旋轉增加角度，偏航角的值會介於0 度至 360 度之間。

圖 13. 以為機頭前進方向為 Xf 軸建立座標系

(a) 俯仰角

X_f Y_f

Z_f

X_f Z_f

(b) 翻滾角

(c) 偏航角

圖 14. 無人飛行載具姿態示意圖

在本研究中以機頭方向為拍攝影像的前方，攝影機被固定在機身，因此當機 身俯仰或傾斜時，在偏航角與物空間位置相同情況下所攝之影像，會隨傾斜角度 有程度不一的歪斜，因此不可直接使用所攝之影像旋轉偏航角後按高度比例縮放 取得影像中目標物實際上之全球衛星導航系統座標，必須先利用攝影方法中光線 直進之特性，由影像中的像點配合無人飛行載具感測器測得之翻滾角與俯仰角，

Z

Y

機尾

X

Y

N

置。

有一夾角，與俯仰角的角度相同。線段 Ot P 是為像距，像距的長度為 L，像距 長度與相機本身有關，同一相機的同一攝影模式及鏡頭下會有相同的像距，對 Xf

而言，Ot P 線段會與其交於點 Ot ，是影像的中心，並且線段 Ot P 與 軸 Xf 垂 直。在 Xf 軸所在平面有一點 t ，是地面上目標物 T 在影像上所成的像，並且 Xf 座標為 m 。在圖 15 中無人飛行載具與相機所在位置 P 點與影像中心 Ot

和像點 t 形成一直角三角型，並且已知像距為 L 與點 t 之座標 m ，因此可由 此三角型中利用反正切函數得到夾角 τ 。有了夾角 φ 與 τ 後，相加便能求得夾 角θ，推算出 T 點在地面上一個維度中的位置 M 。

透過翻滾角與俯仰角計算像點位置，以無人飛行載具垂直對地面的點為平面 座標系中心，機頭所朝方向為 X’ 軸正向，可得目標點 Q 的座標，如圖 16 所 示，且得知點 Q 在 X’ 與 Y’ 的分量為 (u, -v) ，此向量與 X’ 有一夾角 α ， 可由反正切函數求得。

圖 16. 對地俯視所見之平面座標系

在本研究中，接下來的目的是將此點向量由 X’ 與 Y’ 之分量，利用已知 的偏航角，轉換成北向與西向之分量，因正北的偏航角為0 度，在飛行載具偏 航角為0 度的情形下，其本身坐標系中的 X 軸會指向北方， Y 軸會指向西 方，因此可以其作為基準使用機身地面位置座標系中點 Q 的 X’ 與 Y’ 的分 量，計算目標物對北與西的分量，如圖 17 所示。

X’

Q (u, -v) Y’

v

α u

圖 17. 以極座標表示 P 點