基于无人机航拍的三维重建方法、系统及装置制造方法及图纸

一种基于无人机航拍的三维重建系统，包括：无人机(120)，地面站(110)，以及云端服务器(130)，其中，地面站用于基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将航拍参数发送至无人机；无人机用于接收地面站发送的航拍参数；根据航拍参数飞行并在飞行过程中控制无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将航拍图像发送至云端服务器；云端服务器用于接收航拍图像；根据航拍图像生成目标区域的三维模型。应用该系统，可以实现高效率的获取目标区域的三维模型。还公开了基于无人机航拍的三维重建方法和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于无人机航拍的三维重建方法、系统及装置
本申请涉及无人机
，尤其涉及一种基于无人机航拍的三维重建方法、系统及装置。
技术介绍
目前，通过卫星在太空中探测地球表面物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，可以提取到地球表面物理的信息，将这些电波信息进行转换，所得到的图像即为卫星地图，然而用户基于卫星地图难以获得高程信息、地物高度、坡度等，从而卫星地图的应用十分有限。基于此，现有技术中提出建立测绘区域的三维模型这一方式，以通过三维模型更加清楚地了解测绘区域的地形地貌。在一方案中，可以通过人工逐点测量的方法生成测绘区域的三维模型，然而这种方式相当耗费人力，具有较大的局限性，同时采样密度有限，从而影响三维模型的精度；在另一方案中，可以采用三维重建软件通过航拍图像生成测绘区域的三维模型，然而生成三维模型的过程运算量较大，因此需要将三维重建软件安装在大型电脑上，同时，生成三维模型的过程耗时也较长，由此可见，通过该方案获取测绘区域的三维模型不具有便携性与实时性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请公开了一种基于无人机航拍的三维重建方法、系统及装置。第一方面，提供一种基于无人机航拍的三维重建系统，所述系统包括：无人机、地面站，以及云端服务器；其中，所述地面站，用于基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机；所述无人机，用于接收所述地面站发送的所述航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器；所述云端服务器，用于接收所述航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第二方面，提供一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于地面站，所述方法包括：基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述航拍参数对目标区域采集航拍图像，所述航拍图像用于云端服务器生成所述目标区域的三维模型；接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型。第三方面，提供一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于无人机，所述方法包括：接收所述地面站发送的用于指示无人机航拍状态的航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第四方面，提供一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于云端服务器，所述方法包括：接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第五方面，提供一种地面站，所述地面站上包括处理器；其中，所述处理器用于：基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述航拍参数对目标区域采集航拍图像，所述航拍图像用于云端服务器生成所述目标区域的三维模型；接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型。第六方面，提供一种无人机，所述无人机上包括拍摄设备、处理器；其中，所述处理器用于：接收所述地面站发送的用于指示无人机航拍状态的航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第七方面，提供一种云端服务器，所述云端服务器包括处理器；其中，所述处理器用于：接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第八方面，提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被执行时进行如下处理：基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述航拍参数对目标区域采集航拍图像，所述航拍图像用于云端服务器生成所述目标区域的三维模型；接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型。第九方面，提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被执行时进行如下处理：接收所述地面站发送的用于指示无人机航拍状态的航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。第十方面，提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被执行时进行如下处理：接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。由上述实施例可见，用户通过地面站设置航拍参数即可控制无人机对目标区域进行航拍，采集航拍图像，云端服务器利用这些航拍图像生成目标区域的三维模型，由此可见，用户无需具备专业的无人机操纵技能，实施过程简便，同时，由云端服务器实现复杂的三维重建过程，使得地面站无需增设和维护昂贵的硬件设备，从而便于用户在多种场景下进行作业。附图说明图1是为本专利技术基于无人机航拍的三维重建系统的示意图；图2为本专利技术基于无人机航拍的三维重建方法的一个实施例流程图；图3为目标区域的一种示例；图4为本专利技术基于无人机航拍的三维重建方法的另一个实施例流程图；图5为本专利技术基于无人机航拍的三维重建方法的再一个实施例流程图；图6为地面站的一个实施例框图；图7为无人机的一个实施例框图；图8为云端服务器的一个实施例框图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。目前，世界上大部分地区都具有卫星地图，而用户根据卫星地图难以获得高程信息、地物高度、坡度、体积等三维信息，由此可见，卫星地图的应用十分有限，与此同时，卫星地图在城市规划、灾区救援等应用方面也具有较大的局限性，基于此，提出了建立特定区域的三维模型这一方式。现有的一方案中，可以通过人工对特定区域进行逐点测量，以生成该特定区域的三维模型，由此可见，该种方式相当耗费人力，并且人工采样密度有限，因此，所绘制出的三维模型的精度也有限；在另一方案中，可以采用专门的三维重建软件基于航拍图像生成特定区域的三维模型，然而，生成三维模型的过程运算量较大，因此需要将三维重建软件安装在大型电脑上，同时，生成三维模型的过程耗时也较长，由此可见，该种方式并不适用于野外测绘等应用场景，这也就是说，该种方式仍不具有便携性与实时性。基于此，本专利技术提供一种基于无人机航拍的三维重建方法、系统及装置。在该系统中，主要包括地面站、无人机、云端服务器，其中，由无人机对特定区域进行航拍，以获得航拍图像，这些航拍图像即可用于云端服务器进行三维重建，生成该特定区域的三维模型，而地面站则可以灵活地从云端服务器下载已绘制好的三维模型。由此可见，本专利技术提供的基于无人机航拍的三维重建系统中，实现了将复杂高性能的运算交由云端服务器处理，从而地面站不需要增设和维护昂贵的硬件设备，同时，地面站可以灵活地获取三维模型，具有较好的便携性与实时性。如下，示出下述实施例对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机航拍的三维重建系统，其特征在于，所述系统包括：无人机、地面站，以及云端服务器；其中，所述地面站，用于基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机；所述无人机，用于接收所述地面站发送的所述航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器；所述云端服务器，用于接收所述航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于无人机航拍的三维重建系统，其特征在于，所述系统包括：无人机、地面站，以及云端服务器；其中，所述地面站，用于基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机；所述无人机，用于接收所述地面站发送的所述航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器；所述云端服务器，用于接收所述航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。2.一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于地面站，其特征在于，所述方法包括：基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述航拍参数对目标区域采集航拍图像，所述航拍图像用于云端服务器生成所述目标区域的三维模型；接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收所述无人机发送的航拍图像；将所述航拍图像转发至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成所述目标区域的三维模型。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：确定所述用户根据所述三维模型制定的三维航线；将所述三维航线发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述三维航线进行自主避障飞行。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数，包括：基于用户操作确定用户指定的目标区域；获取所述用户指定的地图分辨率；根据所述目标区域与所述地图分辨率确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述航拍参数包括以下至少一种：飞行航线、飞行高度、飞行速度、拍摄距离间隔、拍摄时间间隔。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型，包括：根据用户操作确定第一指定区域，所述第一指定区域位于所述目标区域中；向所述云端服务器发送用于获取所述第一指定区域的三维模型的下载请求；接收所述云端服务器根据所述下载请求返回的所述第一指定区域的三维模型。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述目标区域的三维模型计算出所述目标区域的三维信息。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三维信息包括以下至少一种：表面积、体积、高度、坡度。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：根据用户操作确定第二指定区域，所述第二指定区域位于所述目标区域中；获取所述用户指定的至少两个时刻；按照时间先后顺序，依次输出所述第二指定区域在所述至少两个时刻下的三维模型。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据用户操作确定第二指定区域，包括：通过所述地面站的显示界面向用户展示所述目标区域的三维模型；确定所述用户在所述显示界面上针对所述三维模型绘制的选框；将所述选框对应的区域确定为第二指定区域。12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：根据用户针对所述三维模型的操作确定指定位置；获取包含所述指定位置的航拍图像；输出所述包含所述指定位置的航拍图像。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述用户指定的时间范围；所述获取包含所述指定位置的航拍图像，包括：获取所述拍摄设置在所述时间范围内采集到的包含所述指定位置的航拍图像；所述输出所述包含所述指定位置的航拍图像，包括：按照时间先后顺序，依次输出所述拍摄设置在所述时间范围内采集到的包含所述指定位置的航拍图像。14.一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于无人机，其特征在于，所述方法包括：接收所述地面站发送的用于指示无人机航拍状态的航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述将所述航拍图像发送至所述云端服务器，包括：将所述航拍图像发送至地面站，便于所述地面站将所述航拍图像转发至所述云端服务器。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述航拍参数包括以下至少一种：飞行航线、飞行高度、飞行速度、拍摄距离间隔、拍摄时间间隔。17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像，包括：基于用户操作控制所述无人机起飞；根据所述航拍参数控制所述无人机飞行，并在飞行过程中控制所述无人机上挂载的拍摄设备采集航拍图像；当所述无人机飞行至指定位置时，自动控制所述无人机返航至降落位置。18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收所述云端服务器根据所述航拍图像生成的所述目标区域的三维模型。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在接收所述云端服务器根据所述航拍图像生成的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：根据所述三维模型自主规划飞行航线，便于控制所述无人机进行自主避障飞行。20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在接收到所述云端服务器根据所述航拍图像生成的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：根据所述三维模型修改预设的飞行航线，便于控制所述无人机进行自主避障飞行。21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在接收到所述云端服务器根据所述航拍图像生成的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：根据所述三维模型确定障碍物的位置；当根据用户的操作指令与所述障碍物的位置确定所述障碍物位于飞行方向上时，调整所述无人机的飞行状态，便于控制所述无人机进行自主避障飞行。22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在根据所述三维模型确定障碍物的位置之后，所述方法还包括：根据所述障碍物的位置确定所述无人机与所述障碍物之间的距离，与所述障碍物与所述无人机之间的相对位置；将所述距离与所述相对位置发送至地面站。23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在接收所述云端服务器根据所述航拍图像生成的所述目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：确定用户指定的水平方向上的多个航点；针对每一所述航点，根据所述三维模型确定所述航点的地面高度；将所述地面高度与指定离地高度的和确定为所述航点的离地高度；根据所述航点的离地高度控制所述无人机进行自主仿地飞行。24.一种基于无人机航拍的三维重建方法，应用于云端服务器，其特征在于，所述方法包括：接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像；根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像，包括：接收无人机发送的所述无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像。26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述接收无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像，包括：接收地面站发送的所述无人机上挂载的拍摄设备采集到的航拍图像。27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型，包括：利用运动恢复结构SFM算法对所述航拍图像进行三维重建，得到目标区域的三维模型；针对所述三维模型表面的网格，利用反投影法将所述网格投影到对应的航拍图像中，得到投影区域；根据所述投影区域中的像素值为所述网格添加纹理信息。28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述三维模型表面上至少部分缺失纹理的网格；将所述至少部分缺失纹理的网格按连通关系合并成至少一个缺失纹理的局部区域；根据所述局部区域的周缘外相邻的纹理对所述局部区域的周缘进行纹理填充；将周缘填充有纹理的局部区域映射到二维平面上，以二维平面上所述局部区域的周缘的纹理作为泊松方程的边界条件，求解二维图像域上的泊松方程，根据求解结果对映射到二维平面上的所述局部区域进行纹理填充。29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型之后，所述方法还包括：接收地面站发送的用于获取第一指定区域的三维模型的下载请求，所述第一指定区域位于所述目标区域中；根据所述下载请求向所述地面站返回所述第一指定区域的三维模型。30.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收地面站发送的用于获取包含指定位置的航拍图像的获取请求，所述指定位置位于所述目标区域中；根据所述获取请求向所述地面站返回包含所述指定位置的航拍图像。31.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述三维模型发送至无人机。32.一种地面站，其特征在于，所述地面站上包括处理器；其中，所述处理器用于：基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；将所述航拍参数发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述航拍参数对目标区域采集航拍图像，所述航拍图像用于云端服务器生成所述目标区域的三维模型；接收所述云端服务器发送的所述目标区域的三维模型。33.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：接收所述无人机发送的航拍图像；将所述航拍图像转发至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成所述目标区域的三维模型。34.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：确定所述用户根据所述三维模型制定的三维航线；将所述三维航线发送至所述无人机，便于所述无人机根据所述三维航线进行自主避障飞行。35.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器用于：基于用户操作确定用户指定的目标区域；获取所述用户指定的地图分辨率；根据所述目标区域与所述地图分辨率确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数。36.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述航拍参数包括以下至少一种：飞行航线、飞行高度、飞行速度、拍摄距离间隔、拍摄时间间隔。37.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器用于：根据用户操作确定第一指定区域，所述第一指定区域位于所述目标区域中；向所述云端服务器发送用于获取所述第一指定区域的三维模型的下载请求；接收所述云端服务器根据所述下载请求返回的所述第一指定区域的三维模型。38.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：根据所述目标区域的三维模型计算出所述目标区域的三维信息。39.根据权利要求38所述的地面站，其特征在于，所述三维信息包括以下至少一种：表面积、体积、高度、坡度。40.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：根据用户操作确定第二指定区域，所述第二指定区域位于所述目标区域中；获取所述用户指定的至少两个时刻；按照时间先后顺序，依次输出所述第二指定区域在所述至少两个时刻下的三维模型。41.根据权利要求40所述的地面站，其特征在于，所述处理器用于：通过所述地面站的显示界面向用户展示所述目标区域的三维模型；确定所述用户在所述显示界面上针对所述三维模型绘制的选框；将所述选框对应的区域确定为第二指定区域。42.根据权利要求32所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：根据用户针对所述三维模型的操作确定指定位置；获取包含所述指定位置的航拍图像；输出所述包含所述指定位置的航拍图像。43.根据权利要求42所述的地面站，其特征在于，所述处理器还用于：获取所述用户指定的时间范围；所述处理器用于：获取所述拍摄设置在所述时间范围内采集到的包含所述指定位置的航拍图像；按照时间先后顺序，依次输出所述拍摄设置在所述时间范围内采集到的包含所述指定位置的航拍图像。44.一种无人机，其特征在于，所述无人机上包括拍摄设备、处理器；其中，所述处理器用于：接收所述地面站发送的用于指示无人机航拍状态的航拍参数；根据所述航拍参数飞行并在飞行过程中控制所述拍摄设备采集航拍图像；将所述航拍图像发送至所述云端服务器，便于所述云端服务器根据所述航拍图像生成目标区域的三维模型。45.根据权利要求44所述的无人机，其特征在于，所述处理器用于：将所述航拍图像发送至地面站，便于所述地面站将所述航拍图像转发至所述云端服务器。46.根据权利要求44所述的无人机，其特征在于，所述航拍参数包括以下至少一种：飞行航线、飞行高度、飞行速度、拍摄距离间隔、拍摄时间间隔。47.根据权利要求44所述的无人机，其特征在于，所述处理器用于：基于用户操作控制所述无人机起飞；根据所述航拍参数控制所述无人机飞行，并在飞行过程中控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁家斌，赵开勇，马岳文，马东东，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44