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一、引子 我们利用单目无人机通过等时间间隔拍照的形式对地面某移动目标进行定位#xff0c;当前#xff0c;我们已经获得了每张相片上该目标的三维坐标#xff0c;并且知道该无人机在飞行过程中拍照的时间间隔#xff0c;那么我们就可以通过一定的计算#xff0c;得…目录
一、引子 我们利用单目无人机通过等时间间隔拍照的形式对地面某移动目标进行定位当前我们已经获得了每张相片上该目标的三维坐标并且知道该无人机在飞行过程中拍照的时间间隔那么我们就可以通过一定的计算得到目标的运动方向和运动速度。
二、代码解释
1.导入的数据是由相片名称及目标点的三维数据构成的txt文件所以我们需要建立字符串分割函数获取txt文件内的数据。
2.定义圆周率数值
3.定义方向计算函数
4.从txt文件提取所需信息
5.计算目标在相邻相片间的方向变化角
6.计算目标在相邻相片间的移动距离及运动速度
三、完整代码展示
四、结果展示
本文所有代码均由CSDN用户CV-X.WANG提供任何个人或者团体不得进行商用和教学活动引用或部分引用均需获得授权。 一、引子 我们利用单目无人机通过等时间间隔拍照的形式对地面某移动目标进行定位当前我们已经获得了每张相片上该目标的三维坐标并且知道该无人机在飞行过程中拍照的时间间隔那么我们就可以通过一定的计算得到目标的运动方向和运动速度。
二、代码解释
1.导入的数据是由相片名称及目标点的三维数据构成的txt文件所以我们需要建立字符串分割函数获取txt文件内的数据。
//字符串分割
vectorstring split(const string s, char delimiter) {vectorstring tokens;string token;istringstream tokenStream(s);while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {tokens.push_back(token);}return tokens;
}
2.定义圆周率数值
#define M_PI 3.14159265358979323846 // pi
3.定义方向计算函数
为获取目标在平面方向的移动方向本文采用了在军事领域常见的360°方向法。即以正北为0°方向顺时针方向为0-360°比如说正东方向在我们的方向系统中即为90°方向。
这其中 double lon1_rad lon1 * M_PI / 180.0; double lat1_rad lat1 * M_PI / 180.0; double lon2_rad lon2 * M_PI / 180.0; double lat2_rad lat2 * M_PI / 180.0;
为弧度制。
//方向函数
double calculateDirectionAngle(double lon1, double lat1, double lon2, double lat2) {// Convert degrees to radiansdouble lon1_rad lon1 * M_PI / 180.0;double lat1_rad lat1 * M_PI / 180.0;double lon2_rad lon2 * M_PI / 180.0;double lat2_rad lat2 * M_PI / 180.0;// Calculate delta longitude and convert to radiansdouble delta_lon_rad (lon2 - lon1) * M_PI / 180.0;// Calculate y and x componentsdouble y sin(delta_lon_rad) * cos(lat2_rad);double x cos(lat1_rad) * sin(lat2_rad) - sin(lat1_rad) * cos(lat2_rad) * cos(delta_lon_rad);// Calculate direction angle in radiansdouble direction_rad atan2(y, x);// Convert direction angle to degreesdouble direction_deg direction_rad * 180.0 / M_PI;// Ensure direction angle is within [0, 360) degreesif (direction_deg 0) {direction_deg 360.0;}return direction_deg;
}4.从txt文件提取所需信息
ifstream file(LBH.txt);if (!file.is_open()) {cerr Could not open the file! endl;return 1;}string line;// Skip the header linegetline(file, line);vectorvectorstring extractedData;// Read each line from the filewhile (getline(file, line)) {vectorstring columns split(line, \t);if (columns.size() 16) {cerr Invalid line format endl;continue;}// Extract the required columns: 0, 13, 14, 15vectorstring extractedColumns;extractedColumns.push_back(columns[0]); // Image NameextractedColumns.push_back(columns[13]); // LongitudeextractedColumns.push_back(columns[14]); // LatitudeextractedColumns.push_back(columns[15]); // AltitudeextractedData.push_back(extractedColumns);}file.close();
5.计算目标在相邻相片间的方向变化角
cout Direction angles between adjacent image centers: endl;for (size_t i 1; i extractedData.size(); i) {//三角函数计算用弧度制double lon1 (stod(extractedData[i - 1][1]))* M_PI/180; // Longitude double lat1 (stod(extractedData[i - 1][2]))* M_PI / 180; // Latitude double lon2 (stod(extractedData[i][1]))* M_PI / 180; // Longitude double lat2 (stod(extractedData[i][2]))* M_PI / 180; // Latitude //计算方向变化角也要用弧度制double direction_angle calculateDirectionAngle(lon1, lat1, lon2, lat2);cout lon1 lon1 endl lat1 lat1 endl lon2 lon2 endl lat2 lat2 endl;// Output Directioncout Direction from extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : direction_angle degrees endl;6.计算目标在相邻相片间的移动距离及运动速度
请注意此处我们获得距离的计算式为 这只是最简单的一个演示实际情况下我们需要考虑坐标系统、测区位置等等一系列的条件从而获得更为精准的Distance。
double lon2_1 lon2 - lon1;double lat2_1 lat2 - lat1;double lon_ lon2_1 / 2;//1/2的Δlondouble lat_ lat2_1 / 2; //1 / 2的Δlatdouble sin2lon_ sin(lon_)*sin(lon_);//sin²1/2Δlondouble sin2lat_ sin(lat_)*sin(lat_); //sin²1 / 2Δlatdouble cos_lat1 cos(lat1);double cos_lat2 cos(lat2);double sqrtA sqrt(sin2lat_ cos_lat1* cos_lat2*sin2lon_);//cout Direction from extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : sqrtA sqrtA endl;double asinA asin(sqrtA);//长半轴 短半轴 单位是mint a_r 6378137.0;int b_r 6356752;double Earth_R (2 * a_r b_r) / 3;double Distance 2 * Earth_R*asinA;cout Distance From extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : Distance meter endl;int time 3;//拍照间隔 sdouble speed Distance / time;cout Speed From extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : speed meter per second endl;}
三、完整代码展示
#include iostream
#include fstream
#include sstream
#include vector
#include cmathusing namespace std;
#define M_PI 3.14159265358979323846 // pi
// Function to split a string by a delimiter
vectorstring split(const string s, char delimiter) {vectorstring tokens;string token;istringstream tokenStream(s);while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {tokens.push_back(token);}return tokens;
}// direction angle in degrees
//原理是 在平面上以正北方向为0°方向顺时针为0-360°
double calculateDirectionAngle(double lon1, double lat1, double lon2, double lat2) {// Convert degrees to radiansdouble lon1_rad lon1 * M_PI / 180.0;double lat1_rad lat1 * M_PI / 180.0;double lon2_rad lon2 * M_PI / 180.0;double lat2_rad lat2 * M_PI / 180.0;// Calculate delta longitude and convert to radiansdouble delta_lon_rad (lon2 - lon1) * M_PI / 180.0;// Calculate y and x componentsdouble y sin(delta_lon_rad) * cos(lat2_rad);double x cos(lat1_rad) * sin(lat2_rad) - sin(lat1_rad) * cos(lat2_rad) * cos(delta_lon_rad);// Calculate direction angle in radiansdouble direction_rad atan2(y, x);// Convert direction angle to degreesdouble direction_deg direction_rad * 180.0 / M_PI;// Ensure direction angle is within [0, 360) degreesif (direction_deg 0) {direction_deg 360.0;}return direction_deg;
}int main() {ifstream file(LBH.txt);if (!file.is_open()) {cerr Could not open the file! endl;return 1;}string line;// Skip the header linegetline(file, line);vectorvectorstring extractedData;// Read each line from the filewhile (getline(file, line)) {vectorstring columns split(line, \t);if (columns.size() 16) {cerr Invalid line format endl;continue;}// Extract the required columns: 0, 13, 14, 15vectorstring extractedColumns;extractedColumns.push_back(columns[0]); // Image NameextractedColumns.push_back(columns[13]); // LongitudeextractedColumns.push_back(columns[14]); // LatitudeextractedColumns.push_back(columns[15]); // AltitudeextractedData.push_back(extractedColumns);}file.close();// Calculate direction angles between adjacent image centerscout Direction angles between adjacent image centers: endl;for (size_t i 1; i extractedData.size(); i) {//三角函数计算用弧度制double lon1 (stod(extractedData[i - 1][1]))* M_PI/180; // Longitude double lat1 (stod(extractedData[i - 1][2]))* M_PI / 180; // Latitude double lon2 (stod(extractedData[i][1]))* M_PI / 180; // Longitude double lat2 (stod(extractedData[i][2]))* M_PI / 180; // Latitude //计算方向变化角也要用弧度制double direction_angle calculateDirectionAngle(lon1, lat1, lon2, lat2);cout lon1 lon1 endl lat1 lat1 endl lon2 lon2 endl lat2 lat2 endl;// Output Directioncout Direction from extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : direction_angle degrees endl;double lon2_1 lon2 - lon1;double lat2_1 lat2 - lat1;double lon_ lon2_1 / 2;//1/2的Δlondouble lat_ lat2_1 / 2; //1 / 2的Δlatdouble sin2lon_ sin(lon_)*sin(lon_);//sin²1/2Δlondouble sin2lat_ sin(lat_)*sin(lat_); //sin²1 / 2Δlatdouble cos_lat1 cos(lat1);double cos_lat2 cos(lat2);double sqrtA sqrt(sin2lat_ cos_lat1* cos_lat2*sin2lon_);//cout Direction from extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : sqrtA sqrtA endl;double asinA asin(sqrtA);//长半轴 短半轴 单位是mint a_r 6378137.0;int b_r 6356752;double Earth_R (2 * a_r b_r) / 3;double Distance 2 * Earth_R*asinA;cout Distance From extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : Distance meter endl;int time 3;//拍照间隔 sdouble speed Distance / time;cout Speed From extractedData[i - 1][0] to extractedData[i][0] : speed meter per second endl;}//cin.get();return 0;
}四、结果展示 本文所有代码均由CSDN用户CV-X.WANG提供任何个人或者团体不得进行商用和教学活动引用或部分引用均需获得授权。
