本发明专利技术公开了一种基于无人机的场景三维重建方法、装置及设备，包括：当控制无人机位于待拍摄区域场景的中心位置的上方时，根据预先获取的平均高度值设置无人机的环绕飞行轨迹参数；根据环绕飞行轨迹参数设置云台角度；根据预设的航拍点数量和环绕飞行半径计算得到无人机的所有航拍点；当判断到预先获取到的当前拍摄时间处于预设的白天时间段内时，控制无人机按照预设的飞行速度和环绕飞行轨迹参数进行环绕飞行，并在每一航拍点处按照云台角度对待拍摄区域场景进行拍摄；获得无人机拍摄的若干待重建图像，以用于对待拍摄区域场景进行三维重建。采用本发明专利技术实施例能够保证重建后的灾害现场场景信息的全面性和真实性，为救灾指挥决策提供有力支持。挥决策提供有力支持。挥决策提供有力支持。
【技术实现步骤摘要】
基于无人机的场景三维重建方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种基于无人机的场景三维重建方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]我国幅员辽阔，气候环境及地理环境复杂多变，各种气象灾害、地质灾害和水火灾害等频繁发生。当灾害发生后，为最大限度地减少各类灾害事故带来的危害和损失，确保社会稳定和群众安全，需要在第一时间获取最全面、最可靠、最直观的灾害现场场景信息，并依据灾害现场场景信息对现场场景态势的现状和发展趋势作出判断，做出最正确的救灾指挥决策。因此，如何快速获取全面且真实的灾害现场场景信息成为目前的研究热点。
[0003]目前通过无人机可以获取大量的地面二维图像，经过三维重建还原拍摄到的灾害现场场景的三维模型，能够为救灾指挥决策提供数据支持，然而传统的基于无人机的场景三维重建方法一般只是控制无人机在灾害现场场景的上方拍摄即可，并未考虑到飞行高度及相机镜头从水平线向下转动的角度对拍摄到的场景内容的影响。当角度过小时，此时出现两种情况：若飞行高度过高则会拍摄到大面积的天空影像，导致图像特征点过少，无法用于灾害现场场景的三维重建，若飞行高度过低则无法拍摄到建筑物的顶部，导致三维重建后的灾害现场场景信息不全面；当角度过大时，由于拍摄到的高程信息较少，重建后的灾害现场场景信息会存在高程误差较大的情况，影响灾害现场场景信息的真实性。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种基于无人机的场景三维重建方法、装置及设备，可以拍摄到较全面的建筑物及其高程信息，实现对灾害现场场景的三维重建，保证重建后的灾害现场场景信息的全面性和真实性，为救灾指挥决策提供有力支持。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于无人机的场景三维重建方法，包括：
[0006]获取待拍摄区域场景的建筑物的平均高度值；
[0007]根据所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行轨迹参数；其中，所述环绕飞行轨迹参数包括环绕飞行高度和环绕飞行半径；
[0008]根据所述环绕飞行轨迹参数设置所述无人机的机载相机的云台角度；
[0009]根据预设的航拍点数量和所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的所有航拍点；
[0010]当判断到预先获取到的当前拍摄时间处于预设的白天时间段内时，控制所述无人机以预设的位置为圆心，按照预设的飞行速度和所述环绕飞行轨迹参数在所述待拍摄区域场景的上方进行环绕飞行，并在每一所述航拍点处按照所述云台角度对所述待拍摄区域场景进行拍摄；
[0011]获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，以用于对所述待拍摄区域场景进行三维重建。
[0012]作为上述方案的改进，所述根据所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行轨迹参数，包括：
[0013]根据预设的环绕飞行高度和平均高度值的比值范围和所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行高度；其中，所述环绕飞行高度与所述平均高度值的比值范围为大于等于2，且小于等于3；
[0014]根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述环绕飞行高度，设置无人机的环绕飞行半径；其中，所述环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围为大于等于且小于等于
[0015]作为上述方案的改进，所述根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述环绕飞行高度，设置无人机的环绕飞行半径，包括：
[0016]获取所述待拍摄区域场景的建筑物的平均楼间间距值；
[0017]根据所述平均楼间间距值决定环绕飞行高度与环绕飞行半径之间的大小关系；
[0018]根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述大小关系，设置无人机的环绕飞行半径。
[0019]作为上述方案的改进，所述根据所述环绕飞行轨迹参数设置所述无人机的机载相机的云台角度，包括：
[0020]将所述环绕飞行高度和所述环绕飞行半径代入预设的三角函数关系式中计算得到的结果，设置为所述云台角度；
[0021]其中，所述三角函数关系式为：
[0022][0023]式中，H为环绕飞行高度，R为环绕飞行半径。
[0024]作为上述方案的改进，所述根据预设的航拍点数量和所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的所有航拍点，包括：
[0025]根据所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的环绕飞行里程；
[0026]将所述环绕飞行里程除以预设的航拍点数量，得到所述无人机的所有航拍点。
[0027]作为上述方案的改进，所述获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，以用于对所述待拍摄区域场景进行三维重建包括以下中的至少一种：
[0028]获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，在本地端对所述待拍摄区域场景进行三维重建；
[0029]获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，将若干所述待重建图像发送至后台端或云端，在所述后台端或所述云端对所述待拍摄区域场景进行三维重建。
[0030]作为上述方案的改进，通过以下步骤对所述待拍摄区域场景进行三维重建：
[0031]对每一所述待重建图像进行特征点提取，并根据提取到的特征点对相邻的待重建图像进行相似性匹配，得到若干匹配对；
[0032]通过特征匹配算法对所有所述匹配对进行特征点匹配，从中过滤错误的特征点；
[0033]根据过滤后的所述匹配对，利用全局式运动恢复结构算法得到每一所述待重建图像的相机位姿，并同时对每一所述待重建图像进行去畸变处理，得到每一去畸变图像；
[0034]生成每一所述去畸变图像的每一深度图，根据每一所述相机位姿将所有所述深度图进行融合，得到所述待拍摄区域场景的三维点云；
[0035]对所述三维点云进行三角剖分处理，得到所述待拍摄区域场景的粗糙网格，并利用相邻的深度图的图像梯度差对所述粗糙网格进行细化，得到所述待拍摄区域场景的精细网格；
[0036]对所述精细网格进行纹理贴图处理，得到所述待拍摄区域场景的三维模型。
[0037]作为上述方案的改进，所述基于无人机的场景三维重建方法还包括：
[0038]当判断到所述当前拍摄时间处于预设的夜晚时间段内时，控制所述无人机以预设的位置为圆心，按照预设的飞行速度和所述环绕飞行轨迹参数在所述待拍摄区域场景的上方进行环绕飞行，并在每一所述航拍点处悬停预设的时长内，按照预设的夜晚感光度和所述云台角度对所述待拍摄区域场景进行拍摄。
[0039]为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种基于无人机的场景三维重建装置，包括：
[0040]平均高度值获取模块，用于获取待拍摄区域场景的建筑物的平均高度值；
[0041]环绕飞行轨迹参数设置模块，用于根据所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行轨迹参数；其中，所述环绕飞行轨迹参数包括环绕飞行高度和环绕飞行半径；
[0042]云台角度设置模块，用于根据所述环绕飞行轨迹参数设置所述无人机的机载相机的云台角度；
[0043]航拍点获取模块，用于根据预设的航拍点数量和所述环绕飞行半径计算得到所述无人本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，包括：获取待拍摄区域场景的建筑物的平均高度值；根据所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行轨迹参数；其中，所述环绕飞行轨迹参数包括环绕飞行高度和环绕飞行半径；根据所述环绕飞行轨迹参数设置所述无人机的机载相机的云台角度；根据预设的航拍点数量和所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的所有航拍点；当判断到预先获取到的当前拍摄时间处于预设的白天时间段内时，控制所述无人机以预设的位置为圆心，按照预设的飞行速度和所述环绕飞行轨迹参数在所述待拍摄区域场景的上方进行环绕飞行，并在每一所述航拍点处按照所述云台角度对所述待拍摄区域场景进行拍摄；获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，以用于对所述待拍摄区域场景进行三维重建。2.如权利要求1所述的基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，所述根据所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行轨迹参数，包括：根据预设的环绕飞行高度和平均高度值的比值范围和所述平均高度值设置所述无人机的环绕飞行高度；其中，所述环绕飞行高度与所述平均高度值的比值范围为大于等于2，且小于等于3；根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述环绕飞行高度，设置无人机的环绕飞行半径；其中，所述环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围为大于等于且小于等于3.如权利要求2所述的基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，所述根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述环绕飞行高度，设置无人机的环绕飞行半径，包括：获取所述待拍摄区域场景的建筑物的平均楼间间距值；根据所述平均楼间间距值决定环绕飞行高度与环绕飞行半径之间的大小关系；根据预设的环绕飞行高度与环绕飞行半径的比值范围和所述大小关系，设置无人机的环绕飞行半径。4.如权利要求2所述的基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，所述根据所述环绕飞行轨迹参数设置所述无人机的机载相机的云台角度，包括：将所述环绕飞行高度和所述环绕飞行半径代入预设的三角函数关系式中计算得到的结果，设置为所述云台角度；其中，所述三角函数关系式为：式中，H为环绕飞行高度，R为环绕飞行半径。5.如权利要求1所述的基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，所述根据预设的航拍点数量和所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的所有航拍点，包括：根据所述环绕飞行半径计算得到所述无人机的环绕飞行里程；
将所述环绕飞行里程除以预设的航拍点数量，得到所述无人机的所有航拍点。6.如权利要求1所述的基于无人机的场景三维重建方法，其特征在于，所述获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，以用于对所述待拍摄区域场景进行三维重建包括以下中的至少一种：获得所述无人机拍摄的若干待重建图像，在本地端对所述待拍摄区域场景进行三维重建；获...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬彬，林志鹏，吴康锁，陈贵，
申请(专利权)人：浙江虎穴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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