阅读说明：本技术 一种无人机高精度倾斜摄影测量系统 (Unmanned aerial vehicle high accuracy oblique photography measurement system ) 是由 田方 史佳豪 张莞玲 赵莲莲 李昊燔 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无人机高精度倾斜摄影测量系统,包括：测量区域圈定模块,用于在卫星地图上完成测量区域的圈定；无人机测量路线规划模块,用于在圈定的区域内选定无人机测量的起点和终点,并根据圈定区域内障碍物的类型、高度、密度以及所在的位置实现无人机测量路线的规划；无人机测量路线包括无人机测量的飞行轨迹以大地坐标系中每一个坐标点无人机的飞行状态；图像采集模块,用于根据所述无人机测量路线实现垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据的采集,每张图像均携带配套的POS数据。本发明以既有的卫星地图为基准,根据每一个点在大地坐标系内的坐标进行飞行器飞行状态的规划,从而大大提高了测量的精度。(The invention discloses a high-precision oblique photogrammetry system of an unmanned aerial vehicle, which comprises: the measuring area delineation module is used for completing the delineation of the measuring area on the satellite map; the unmanned aerial vehicle measuring route planning module is used for selecting a starting point and an end point of unmanned aerial vehicle measurement in the delineated area and planning the unmanned aerial vehicle measuring route according to the type, height and density of obstacles in the delineated area and the position of the obstacles; the unmanned aerial vehicle measuring route comprises the flight state of the unmanned aerial vehicle at each coordinate point in a geodetic coordinate system of the flight track measured by the unmanned aerial vehicle; and the image acquisition module is used for acquiring image data of a vertical ground angle and an inclined ground angle according to the unmanned aerial vehicle measuring route, and each image carries matched POS data. The invention takes the existing satellite map as the reference and plans the flight state of the aircraft according to the coordinates of each point in the geodetic coordinate system, thereby greatly improving the measurement precision.)

一种无人机高精度倾斜摄影测量系统

技术领域

本发明涉及测绘领域，具体涉及一种无人机高精度倾斜摄影测量系统。

背景技术

倾斜摄影技术是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(目前常用的是五镜头相机)，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息的高新技术。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片(一组影像)，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。无人机倾斜摄影测量将倾斜摄影技术应用到无人机上，实际就是在做一个三维模型，而建立起来的这个模型更加真实，更加直观，更加符合实际。

目前的无人机倾斜摄影测量系统普遍存在以下缺陷：

1)、机器设备的姿态变化导致无人机拍摄出现重叠度方面的问题；

2)不同时段的光照导致模型建立过程中出现纹理不均匀和破洞等问题；

3)以地面标志物为基准进行图片的采集，一定程度上影响了采集的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无人机高精度倾斜摄影测量系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，包括：

测量区域圈定模块，用于在卫星地图上完成测量区域的圈定；

无人机测量路线规划模块，用于在圈定的区域内选定无人机测量的起点和终点，并根据圈定区域内障碍物的类型、高度、密度以及所在的位置实现无人机测量路线的规划；所述无人机测量路线包括无人机测量的飞行轨迹以大地坐标系中每一个坐标点无人机的飞行状态；

图像采集模块，用于根据所述无人机测量路线实现垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据的采集，每张图像均携带配套的POS数据，该POS数据至少包括纬度、经度、高程、航向角(Phi)、俯仰角(Omega)及翻滚角(Kappa)；

图像重构模块，用于根据所述POS数据完成图像数据的重构；

三维重构模块，用于根据所述POS数据完成图像数据的拼接，实现三维图像的重构

图像测量模块，基于连通分量外接矩形的长宽比进行完成拼接后的图像数据上的目标物的测量。

进一步地，所述无人机内载一三维姿态传感器、一机载姿态控制器和一轨迹规划器，机载姿态控制器采用闭环控制策略，基于所述无人机测量路线、三维姿态传感器实现无人机飞行姿态的控制，轨迹规划器用于以飞行器在飞行过程的加速度为目标，生成合理的参考轨迹曲线。

进一步地，所述无人机采用实时差分动态定位技术。

进一步地，所述无人机测量路线规划模块通过以下步骤完成测量路线的规划：

S1、首先，在圈定的区域内选定无人机测量的起点和终点，并完成起点和终点的标记；

S2、基于图片识别模块进行圈定区域内障碍物类型、高度、密度的识别，并完成障碍物的标记；

S3、基于所述标记在大地坐标系内实现起点、终点以及各障碍物坐标的获取；

S4、基于障碍物类型、高度、密度、起点、终点坐标以及各障碍物坐标实现图片采集坐标点的获取；

S5、基于障碍物类型、高度、密度、起点、终点坐标、各障碍物坐标以及图片采集坐标点实现无人机飞行轨迹路线以及轨迹以大地坐标系中每一个坐标点无人机的飞行状态的规划。

进一步地，所述无人机的飞行状态至少包括图像采集模块的工作状态、无人机的飞行姿态、高度、速度以及加速度。

进一步地，所述图像重构模块根据图像的航向角、俯仰角及翻滚角完成图像的重构。

进一步地，所述三维重构模块根据图像的纬度、经度、高程完成图像的拼接。

进一步地，还包括：

光照度采集模块，每一个图像采集模块配置一个光照度采集模块，该模块基于采集到的图像进行当前位置光照度的识别；

补光、遮光模块，每一个图像采集模块配置一个补光、遮光模块，根据光照度采集到的数据启闭，实现补光或遮光操作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明以既有的卫星地图为基准，根据每一个点在大地坐标系内的坐标进行飞行器飞行状态的规划，从而大大提高了测量的精度。

系统自带光照度检测、补光和遮光功能，可以很好的避免由于光照度的影响导致模型建立过程中出现纹理不均匀和破洞等问题。

附图说明

图1为本发明实施例一种无人机高精度倾斜摄影测量系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明实施例提供了一种无人机高精度倾斜摄影测量系统，包括实现无线通讯的无人机和地面控制终端；所述地面控制终端内设有：

测量区域圈定模块，用于在卫星地图上完成测量区域的圈定；无人机测量路线规划模块，用于在圈定的区域内选定无人机测量的起点和终点，并根据圈定区域内障碍物的类型、高度、密度以及所在的位置实现无人机测量路线的规划；所述无人机测量路线包括无人机测量的飞行轨迹以大地坐标系中每一个坐标点无人机的飞行状态；图像重构模块，用于图像的航向角、俯仰角及翻滚角完成图像的重构；三维重构模块，用于根据图像的纬度、经度、高程完成图像的拼接，实现三维图像的重构；以及图像测量模块，基于连通分量外接矩形的长宽比进行完成拼接后的图像数据上的目标物的测量。

所述无人机上搭载图像采集模块、三维姿态传感器、一机载姿态控制器、一轨迹规划器和数据传输模块，所述图像采集模块用于根据所述无人机测量路线实现垂直地面角度和倾斜地面角度的图像数据的采集，每张图像均携带配套的POS数据，该POS数据至少包括纬度、经度、高程、航向角(Phi)、俯仰角(Omega)及翻滚角(Kappa)；机载姿态控制器采用闭环控制策略，基于所述无人机测量路线、三维姿态传感器实现无人机飞行姿态的控制，轨迹规划器用于以飞行器在飞行过程的加速度为目标，生成合理的参考轨迹曲线，所述数据传输模块用于将图像采集模块采集到的图像回传至地面控制终端。

本实施例中，所述无人机采用实时差分动态定位技术。

本实施例中，所述无人机测量路线规划模块通过以下步骤完成测量路线的规划：

S1、首先，在圈定的区域内选定无人机测量的起点和终点，并完成起点和终点的标记；

S2、基于图片识别模块进行圈定区域内障碍物类型、高度、密度的识别，并完成障碍物的标记；所述障碍物包括楼房、树木、山丘等；

S3、基于所述标记在大地坐标系内实现起点、终点以及各障碍物坐标的获取；

S4、基于障碍物类型、高度、密度、起点、终点坐标以及各障碍物坐标实现图片采集坐标点的获取；

S5、基于障碍物类型、高度、密度、起点、终点坐标、各障碍物坐标以及图片采集坐标点实现无人机飞行轨迹路线以及轨迹以大地坐标系中每一个坐标点无人机的飞行状态的规划，所述无人机的飞行状态至少包括图像采集模块的工作状态、无人机的飞行姿态、高度、速度以及加速度。

本实施例中，所述无人机上还设有：

光照度采集模块，每一个图像采集模块配置一个光照度采集模块，该模块基于采集到的图像进行当前位置光照度的识别，识别时首先进行图像亮度的识别、然后进行图像中阴影部分的识别，然后将识别结果输入预设的BP神经网络模型得到当前位置的光照度，当光照度在预设的范围内时，将该光照度输入预设的BP神经网络模型进行LED灯、反光板、遮光板工作控制命令的输出；

补光、遮光模块，每一个图像采集模块配置一个补光、遮光模块，根据光照度采集到的数据启闭，实现补光或遮光操作，补光采用LED等，遮光采用反光板和遮光板，沿每个图像采集模块的外圆周开设有一环形轨道，该轨道内通过三根电动伸缩分别安装有LED灯、反光板、遮光板，原始状态下，LED灯、反光板、遮光板均收纳于环形轨道内。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。