基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及三维建模技术领域，公开了一种基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法及系统，其方法通过待建模的测量区域以及其区域边界距离，并利用倾斜摄影相机航测待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据，获取每个方向的航线在待建模的测量区域中不同纬度的飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据，对纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型，从而去除冗余数据，提高了三维建模的建模精度以及建模效率。以及建模效率。以及建模效率。

【技术实现步骤摘要】
基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及三维建模
，尤其涉及一种基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，无人机倾斜摄影用于输电线路三维真实建模的使用越来越多，从单镜头、双镜头、三镜头、显影到五镜头，但镜头越多，导致更多冗余数据。由于需要延长飞行高度以确保测量区域内有足够的航向和侧面重叠，在扩展过程中，朝外的相机镜头将超过测量区域，这将造成一定程度的数据冗余，通常是冗余数据，数量约为20～30％。在建模过程中，20％以上的数据通常需要40
‑
50％以上的处理时间。因此，快速消除倾斜摄影的冗余数据是一个迫切的问题。
[0003]目前，输电线路真实世界三维建模技术越来越成熟，它的三维真实世界结果越来越广泛地应用于输电线路规划、方案设计、施工监控、后期运营和维护等阶段，因此，对倾斜摄影数据进行精细化研究是非常必要的。
[0004]而目前，在倾斜摄影辅助三维建模的过程中，容易存在冗余数据，其降低了三维建模的建模精度，又降低了三维建模的建模效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法及系统，解决了在倾斜摄影辅助三维建模的过程中，容易存在冗余数据，其降低了三维建模的建模精度，又降低了三维建模的建模效率的技术问题。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，包括以下步骤：
[0007]获取待建模的测量区域以及其区域边界距离；
[0008]通过倾斜摄影相机航测所述待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据；
[0009]获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的所述区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据；
[0010]基于三维建模软件对所述纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型。
[0011]优选地，获取待建模的测量区域以及其区域边界距离的步骤具体包括：
[0012]根据预设的区域坐标在地图上对待建模的测量区域以及区别边界进行标记；
[0013]根据预设的航线高度通过下式计算区域边界距离为：
[0014][0015]式中，d为区域边界距离，h为航线高度。
[0016]优选地，通过倾斜摄影相机航测所述待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据的步骤具体包括：
[0017]采用多旋翼无人机搭载有倾斜摄影相机，其中，所述倾斜摄影相机采用五镜头相机；
[0018]获取所述倾斜摄影相机的焦距参数、像元尺寸大小和地面分辨率，通过下式计算所述多旋翼无人机的航线高度为：
[0019][0020]式中，h为航线高度，f为焦距参数，GSD为地面分辨率，a为像元尺寸大小；
[0021]设定所述多旋翼无人机的所述航线高度、航向重叠率、旁向重叠率以及云台俯仰角，通过设定好的所述多旋翼无人机搭载所述倾斜摄影相机分别沿五个不同方向的航线在所述待建模的测量区域内飞行，其中，每个方向在所述待建模的测量区域内的航线为弓形，以使得所述倾斜摄影相机的航测范围覆盖待建模的测量区域，获得五个不同方向的航线分别对应的区域图像数据，并构成每个方向的航线对应的区域图像集。
[0022]优选地，获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的所述区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据的步骤具体包括：
[0023]获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线以及其POS数据，其中，所述POS数据包括经度和纬度；
[0024]计算第一个纬度的飞行线的第一张区域图像和第二张区域图像的纬度差值，记为ΔW；
[0025]计算第一个纬度的飞行线的区域图像与第二个纬度的飞行线的区域图像的平均经度差，记为ΔJa；
[0026]当ΔW＞0且ΔJa＞0时，或ΔW＜0且ΔJa＜0时，则删除奇数行纬度的飞行线的相机左视角摄像头所拍摄的区域图像数据以及删除偶数行纬度的飞行线的相机右视角摄像头所拍摄的区域图像数据；当ΔW＞0且ΔJa＜0时，或ΔW＜0且ΔJa＞0时，则删除奇数行纬度的飞行线的相机右视角摄像头所拍摄的区域图像数据以及删除偶数行纬度的飞行线的相机左视角摄像头所拍摄的区域图像数据。
[0027]优选地，基于三维建模软件对所述纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型的步骤具体包括：
[0028]基于光束法将所述纯净的区域图像数据进行空中三角测量，得到测量数据；
[0029]将所述测量数据导入所述进行多视影像密集匹配，得到密集点云数据；
[0030]根据所述密集点云数据生成不规则三角网TIN以及白体模型；
[0031]对所述白体模型进行纹理映射，并进行纹理贴图，形成三维模型。
[0032]第二方面，本专利技术提供了一种基于倾斜摄影的无冗余三维建模系统，包括：
[0033]区域获取模块，用于获取待建模的测量区域以及其区域边界距离；
[0034]航测模块，用于通过倾斜摄影相机航测所述待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据；
[0035]冗余滤除模块，用于获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的
飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的所述区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据；
[0036]三维重建模块，用于基于三维建模软件对所述纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型。
[0037]优选地，所述区域获取模块具体包括：
[0038]标记模块，用于根据预设的区域坐标在地图上对待建模的测量区域以及区别边界进行标记；
[0039]距离计算模块，用于根据预设的航线高度通过下式计算区域边界距离为：
[0040][0041]式中，d为区域边界距离，h为航线高度。
[0042]优选地，所述航测模块具体包括：
[0043]相机搭载模块，用于采用多旋翼无人机搭载有倾斜摄影相机，其中，所述倾斜摄影相机采用五镜头相机；
[0044]航线高度模块，用于获取所述倾斜摄影相机的焦距参数、像元尺寸大小和地面分辨率，通过下式计算所述多旋翼无人机的航线高度为：
[0045][0046]式中，h为航线高度，f为焦距参数，GSD为地面分辨率，a为像元尺寸大小；
[0047]参数设定模块，用于设定所述多旋翼无人机的所述航线高度、航向重叠率、旁向重叠率以及云台俯仰角，通过设定好的所述多旋翼无人机搭载所述倾斜摄影相机分别沿五个不同方向的航线在所述待建模的测量区域内飞行，其中，每个方向在所述待建模的测量区域内的航线为弓形，以使得所述倾斜摄影相机的航测范围覆盖待建模的测量区域，获得五个不同方向的航线分别对应的区域图像数据，并构成每个方向的航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待建模的测量区域以及其区域边界距离；通过倾斜摄影相机航测所述待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据；获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的所述区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据；基于三维建模软件对所述纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型。2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，其特征在于，获取待建模的测量区域以及其区域边界距离的步骤具体包括：根据预设的区域坐标在地图上对待建模的测量区域以及区别边界进行标记；根据预设的航线高度通过下式计算区域边界距离为：式中，d为区域边界距离，h为航线高度。3.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，其特征在于，通过倾斜摄影相机航测所述待建模的测量区域在多个不同方向的航线的区域图像数据的步骤具体包括：采用多旋翼无人机搭载有倾斜摄影相机，其中，所述倾斜摄影相机采用五镜头相机；获取所述倾斜摄影相机的焦距参数、像元尺寸大小和地面分辨率，通过下式计算所述多旋翼无人机的航线高度为：式中，h为航线高度，f为焦距参数，GSD为地面分辨率，a为像元尺寸大小；设定所述多旋翼无人机的所述航线高度、航向重叠率、旁向重叠率以及云台俯仰角，通过设定好的所述多旋翼无人机搭载所述倾斜摄影相机分别沿五个不同方向的航线在所述待建模的测量区域内飞行，其中，每个方向在所述待建模的测量区域内的航线为弓形，以使得所述倾斜摄影相机的航测范围覆盖待建模的测量区域，获得五个不同方向的航线分别对应的区域图像数据，并构成每个方向的航线对应的区域图像集。4.根据权利要求3所述的基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，其特征在于，获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线，根据不同纬度的飞行线按照冗余滤除规则对相应方向的航线的所述区域图像数据滤除冗余图像数据，得到纯净的区域图像数据的步骤具体包括：获取每个方向的航线在所述待建模的测量区域中不同纬度的飞行线以及其POS数据，其中，所述POS数据包括经度和纬度；计算第一个纬度的飞行线的第一张区域图像和第二张区域图像的纬度差值，记为ΔW；计算第一个纬度的飞行线的区域图像与第二个纬度的飞行线的区域图像的平均经度差，记为ΔJa；当ΔW＞0且ΔJa＞0时，或ΔW＜0且ΔJa＜0时，则删除奇数行纬度的飞行线的相机左
视角摄像头所拍摄的区域图像数据以及删除偶数行纬度的飞行线的相机右视角摄像头所拍摄的区域图像数据；当ΔW＞0且ΔJa＜0时，或ΔW＜0且ΔJa＞0时，则删除奇数行纬度的飞行线的相机右视角摄像头所拍摄的区域图像数据以及删除偶数行纬度的飞行线的相机左视角摄像头所拍摄的区域图像数据。5.根据权利要求4所述的基于倾斜摄影的无冗余三维建模方法，其特征在于，基于三维建模软件对所述纯净的区域图像数据进行三维重建，得到三维模型的步骤具体包括：基于光束法将所述纯净的区域图像数据进行空中三角测量，得到测量数据；将所述测量数据导入所述进行多视影像密集匹配，得到密集点云数据；根据所述密集点云数据生成不规则三角网TIN以及白体模型；对所述白体模型进行纹理映射，并进行纹理贴图，形成三维模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡聪，邱明明，熊仕斌，石俏，何文峰，杨鑫，韩广超，吴慧峰，刘超，张宇宣，李浩，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：