一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，包括以下步骤：S1、通过无人机正射提取目标区域现场影像和相关测量数据；S2、将正射采集得到的数据导入三维建模处理系统后运算得到目标区域空间实景三维模型；S3、通过每次环境监测巡飞时获取目标区域正射及三维重建得到当前时刻的实景三维数据后，自动进行该区域三维模型的动态更新。新。新。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法


[0001]本专利技术涉及无人机摄影测量
，具体涉及一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法。

技术介绍

[0002]当前无人机用于实景三维影像建模主要采用的是倾斜摄影的模式，通过无人机倾斜摄影提取影像以及影像测量数据；将得到的数据导入自动建模处理系统后得到空间实景三维建模；从而得到需要测量或者计算的数据。这种方式虽然相较于传统人力获取方式有很大的进步，但必须通过专业镜头利用无人机规划倾斜摄影航线来采集数据，无法利用日常执行飞行任务的无人机同时采集影像进行动态更新，因此就需要一种能够节省物力、人力的测量方法即相比传统倾斜摄影模式减少投入提高效率的测量方法，因此提出一种新的基于环境监测无人机日常执行任务的过程中采集目标区域的正射影像，自动化进行三维建模测量的方法，通过环境监测无人机摄影测量以后，将影像快速自动的生成三维模型，采用正射影像代替了常规倾斜摄影作业，节省了时间成本，效率高成本低并且能够实现快速的区域性动态更新，可在生态环境、城市管理、智慧城市、应急管理、减震救灾等行业领域里进行广泛应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，通过环境监测无人机正射影像获取的方式，获取的影像数据通过图像处理软件对影像进行匹配和拼接处理，最终得到正射影像图，以快速实现实景三维建模的动态更新模式。
[0004]无人机正射技术是指在飞行平台上搭载多台相机，从空中固定高度以垂直角度采集地面影像的技术。相较于倾斜摄影，正射模式无需从其他四个角度分布进行影像采集，同时采集获取的影像图片也只需要一个垂直角度的数量，相应的减少大量影像数量及建模时间，整体上节省超过80%的工作量。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，包括以下步骤：S1、通过无人机正射提取目标区域现场影像和相关测量数据；S2、将正射采集得到的数据导入三维建模处理系统后运算得到目标区域空间实景三维模型；S3、通过每次环境监测巡飞时获取目标区域正射及三维重建得到当前时刻的实景三维数据后，自动进行该区域三维模型的动态更新；所述步骤S1具体包括以下步骤：（1）测区勘查：通过现场勘测了解目标区域的地形、地势等。
[0006]（2）航线规划：根据前期现场勘查结果，对目标作业区域进行正射航线规划设计。
[0007]（3）巡飞作业：远程控制无人机执行规划设计的正射航线，自动按既定要求完成巡飞作业；（4）影像质检：对巡飞作业采集的影像进行质量检查，对于不符合规定质量要求的影像区域进行补飞作业；所述步骤S2具体包括以下步骤：（1）数据导入：将质检合格后的数据导入到三维建模处理系统；（2）空三运算：通过三维建模处理系统自动识别进行空三加密；（3）三维模型重建：通过三维建模处理系统进行三维模型重建；（4）成果输出：通过三维建模处理系统输出成果；所述步骤S3具体包括以下步骤：将输出成果动态更新到服务器进行分发。
[0008]进一步的，一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，具体包括以下步骤：(1)测区勘查：通过现场勘测了解目标区域的地形、地势，超过100米高度以上周边高层建筑物、信号发射塔、电力输送塔等，对高度超过100米以上的目标在航线规划系统中通过GIS页面进行位置标注；(2)航线规划：根据前期现场勘查结果，并结合最新的区域影像图，对目标作业区域进行正射航线规划设计；首先结合环境监测任务范围在航线规划系统中规划正射航线，以确定无人机采集数据的区域大小，根据区域大小、机载相机类型、飞行时间，设定飞行参数，系统根据用户定义的飞行参数，自动计算需要生成的航点数量，预计里程，预计时间，预计照片数量，根据前期测区勘查获取标注的地物信息，调整航线以规避高度超过100米的地物，完成航线的规划；（3）巡飞作业：采用多旋翼无人机作为飞行平台，外业现场作业人员通过移动应用客户端4G/5G网络连接系统平台，刷新加载已规划的正射航线任务列表，在航测区域自动执行已规划的正射航线飞行；按航线规划设定的相机、路线自动远程控制自动按要求完成巡飞作业，巡飞作业过程只需要执行一次正射航线即可；影像的地面分辨率优于7公分，个别地形高度落差大的区域优于10公分；飞行前对本架次使用的设备、材料进行认真检查；航摄现场负责人要严格掌握天气标准，确保航摄影像质量；飞行前严格检查各项参数，确保设备安装和各项设置正确无误；飞机及人员抵达测区后，立即安排设备和材料的试飞、试照，为正式作业做好准备工作；作业期间，对飞机、相机和电源系统、记录系统进行定期检查，使其保持良好工作状态；注意机体上各部位的检查和飞控系统的测试，确保飞行安全；（4）影像质检：对巡飞作业采集的影像进行质量检查，对于不符合规定质量要求的影像进行补飞作业；（5）数据导入：将质检合格后的数据导入到三维建模处理系统；设置采样率，在空三的过程中对照片进行重采样空三，建模时仍旧使用原始分辨率影像；为每个照片组设置相机参数，根据所采用的相机类型手动或导入相机检校参数；（6）空三运算：通过三维建模处理系统自动识别每张相片的相对位置和方向进行空三加密计算；设置空三名称、参与空三照片、定位/地理参考、空三参数设置，然后提交空三运算，Context Capture Center利用正视影像构建区域网，通过照片多视角影像同名点
自动匹配；经过反复滤波、平差，解算得到符合精度要求的精确外方位元素，进行控制点和加密点量测，通过平差计算获得加密成果，运算过程通过Context Capture Center显示完成进度；（7）三维模型重建：通过Context Capture Center三维建模处理系统生成精准的三维模型以及每个格网面片的影像纹理；空三运算合格后，开始构建三维模型，通过进行测区分块设置、点云计算、TIN构建和对TIN进行滤波简化处理，利用处理后的TIN创建白模三维模型，然后再进行自助纹理映射，生成真三维模型；（8）成果输出：通过ContextCapture Center三维建模处理系统生成多种GIS格式的精确地理参考三维模型，生成的三维网格数据格式选择；局域网内搭建集群式处理系统，其中一台作为主节点，其他计算机作为子节点组成集群；任务处理时，主节点分配任务到各子节点，子节点完成分配任务后提交会主节点，然后继续接收新任务，直到所有任务完成；（9）三维动态更新：将输出得到最新的修改数据上传到服务器，平台接收到更新的修改数据后，实现动态的自动化的更新分发、发布，客户端即可加载显示最新的三维场景。
[0009]进一步的，所述步骤2中的正射航线采用“弓字折线型”正射航线，飞行参数设置为飞行高度120m、飞行速度10m/s、影像的旁向重叠率70%、横向重叠率80%、边距10m。
[0010]进一步的，所述步骤7中的三维模型重建的具体操作如下：重建时根据计算机性能调整重建范围及瓦片大小，分块进行计算重建；纹理映射时需进行色彩均衡，纹理大小设置为影像长边的1.5倍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、通过无人机正射提取目标区域现场影像和相关测量数据；S2、将正射采集得到的数据导入三维建模处理系统后运算得到目标区域空间实景三维模型；S3、通过每次环境监测巡飞时获取目标区域正射及三维重建得到当前时刻的实景三维数据后，自动进行该区域三维模型的动态更新；所述步骤S1具体包括以下步骤：（1）测区勘查：通过现场勘测了解目标区域的地形、地势等；（2）航线规划：根据前期现场勘查结果，对目标作业区域进行正射航线规划设计；（3）巡飞作业：远程控制无人机执行规划设计的正射航线，自动按既定要求完成巡飞作业；（4）影像质检：对巡飞作业采集的影像进行质量检查，对于不符合规定质量要求的影像区域进行补飞作业；所述步骤S2具体包括以下步骤：（1）数据导入：将质检合格后的数据导入到三维建模处理系统；（2）空三运算：通过三维建模处理系统自动识别进行空三加密；（3）三维模型重建：通过三维建模处理系统进行三维模型重建；（4）成果输出：通过三维建模处理系统输出成果；所述步骤S3具体包括以下步骤：将输出成果动态更新到服务器进行分发。2.根据权利要求1所述的基于环境监测无人机对实景三维建模动态更新的方法，具体包括以下步骤：(1)测区勘查：通过现场勘测了解目标区域的地形、地势，超过100米高度以上周边高层建筑物、信号发射塔、电力输送塔等，对高度超过100米以上的目标在航线规划系统中通过GIS页面进行位置标注；(2)航线规划：根据前期现场勘查结果，并结合最新的区域影像图，对目标作业区域进行正射航线规划设计；首先结合环境监测任务范围在航线规划系统中规划正射航线，以确定无人机采集数据的区域大小，根据区域大小、机载相机类型、飞行时间，设定飞行参数，系统根据用户定义的飞行参数，自动计算需要生成的航点数量，预计里程，预计时间，预计照片数量，根据前期测区勘查获取标注的地物信息，调整航线以规避高度超过100米的地物，完成航线的规划；（3）巡飞作业：采用多旋翼无人机作为飞行平台，外业现场作业人员通过移动应用客户端4G/5G网络连接系统平台，刷新加载已规划的正射航线任务列表，在航测区域自动执行已规划的正射航线飞行；按航线规划设定的相机、路线自动远程控制自动按要求完成巡飞作业，巡飞作业过程只需要执行一次正射航线即可；影像的地面分辨率优于7公分，个别地形高度落差大的区域优于10公分；飞行前对本架次使用的设备、材料进行认真检查；航摄现场负责人要严格掌握天气标准，确保航摄影像质量；飞行前严格检查各项参数，确保设备安装和各项设置正确无误；飞机及人员抵达测区后，立即安排设备和材料的试飞、试照，为正式作业做好准备工作；作业
期间，对飞机、相机和电源系统、记录系统进行定期检查，使其保持良好工作状态；注意机体上各部位的检查和飞控系统的测试，确保飞行安全；（4）影像质检：对巡飞作业采集的影像进行质量检查，对于不符合规定质量要求的影像进行补飞作业；（5）数据导入：将质检合格后的数据导入到三维建模处理系统；设置采样率，在空三的过程中对照片进行重采样空三，建模时仍旧使用原始分辨率影像；为每个照片组设置相机参数，根据所采用的相机类型手动或导入相机检校参数；（6）空三运算：通过三维建模处理系统自动识别每张相片的相对位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宏，宫艳玲，梁昊，魏延超，李荣斌，侯传莹，
申请(专利权)人：山东赛瑞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：