【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及河湖监测，具体为一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法及系统。
技术介绍
1、在城市水利监管领域中，对于河湖的监管为重中之重，无论是河湖的储水量还是河湖的水质都能对城市的水利供应以及防洪防旱造成影响，对河湖的储水量进行监管时，河湖的储水量过多时对于排涝会造成影响，河湖的储水量较低时，会对水资源的供应产生影响。
2、现有的技术中，在对河湖区域进行监管过程中，通常都是基于河湖的水位来判断河湖的储水量情况，但是在河湖区域冲刷以及堆积较为严重的区域来说，由于河岸以及河床的变化，会极大地影响河湖的储水量情况，同时河岸以及河床的变化也会对河湖的防洪产生影响，如果还基于历史信息进行判断，很容易出现判断错误，现有的技术中，在对于河湖区域的三维模型的建立时，通常只用于建立河湖的三维模型，对于河湖的变化情况缺少及时更新的手段，例如在公开号为cn116188671a的中国专利技术专利中，公开了河道水陆一体三维实景建模方法，该方法用于建立河道水陆一体三维实景模型，但是该方法在进行模型更新时会过于复杂，使用该方法进行模型更新的效率较低，无法适用于对快速变化的河湖区域进行模型搭建，因此需要一种快速有效的河湖区域三维建模方法来解决上述存在的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对河湖区域进行划分，选取采集点，能够快速搭建河湖轮廓区域的三维模型，对河湖区域的变化情况及时进行模型更新，以解决现有的技术中缺少快速有效的河湖模型搭建
2、为实现上述目的，第一方面本申请提供一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，包括：获取河湖区域的俯拍图像、无人机与地面之间的垂直距离以及无人机飞行的空间坐标；
3、对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓，基于河湖区域的轮廓设定采集点位；
4、在采集点位处获取无人机与地面之间的垂直距离，设定为点位距离；
5、基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型。
6、进一步地，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓包括：从河湖区域图像历史数据库内获取河湖区域的历史图像；
7、将河湖区域的历史图像划分为水面历史区域以及土地历史区域，在水面历史区域中选取若干水面比对点，在土地历史区域中选取若干土地比对点；
8、实时获取若干水面比对点以及若干土地比对点处的俯拍图像，设定为点位局部图像；
9、将点位局部图像进行灰度化处理，在点位局部图像中以水面比对点为中心划分水面比对圆，以土地比对点为中心划分土地比对圆，其中，水面比对圆和土地比对圆的直径相同；
10、求取每一个水面比对圆内若干像素点的灰度值的平均值，设定为水面比对灰度，求取若干水面比对圆的水面比对灰度的平均值，设定为水面比对平均灰度；
11、求取每一个土地比对圆内若干像素点的灰度值的平均值，设定为土地比对灰度，求取若干土地比对圆的土地比对灰度的平均值，设定为土地比对平均灰度；
12、求取土地比对平均灰度与水面比对平均灰度的平均值，设定为图像分隔选取灰度。
13、进一步地，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓还包括：将河湖区域的俯拍图像设定为待划分图像，将待划分图像进行灰度化处理；
14、以图像分隔选取灰度为二值化划分灰度，对灰度化处理后的待划分图像通过二值化划分灰度进行二值化处理，得到二值化图像；
15、将二值化图像中的黑色区域和白色区域的连接轮廓设定为河湖区域的轮廓，将河湖区域的轮廓设定为水面轮廓。
16、进一步地，基于河湖区域的轮廓设定采集点位包括：在二值化图像中沿水面轮廓设定若干轮廓点位，若干轮廓点位中每两个轮廓点位之间的距离大于等于第一间隔距离；
17、过轮廓点位做水面轮廓的切线的垂线，设定为点位延伸线，在点位延伸线上朝向黑色区域的一侧设定第一点位数量的延伸点位，每两个延伸点位之间的距离大于等于第二间隔距离；
18、其中，采集点位包括轮廓点位以及延伸点位。
19、进一步地，在采集点位处获取无人机与地面之间的垂直距离，设定为点位距离包括：获取无人机飞行的空间坐标中的高度方向上的数值，设定为无人机的飞行高度，在轮廓点位和延伸点位处保持无人机的飞行高度一致；
20、将轮廓点位处获取到的点位距离设定为水面距离，将延伸点位处获取到的点位距离设定为土地距离。
21、进一步地，基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型包括：将无人机的飞行高度减去水面距离得到水面高度，求取若干水面高度的平均值，设定为水面参照高度；
22、将无人机的飞行高度减去土地距离得到土地高度。
23、进一步地，基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型还包括：建立三维坐标系，以水面参照高度搭建模型平台；
24、在模型平台的平面上标记好轮廓点位以及延伸点位的垂直投影位置，将轮廓点位在模型平台的平面上的垂直投影位置设定为轮廓模型基础点位，将延伸点位在模型平台的平面上的垂直投影位置设定为延伸模型基础点位；
25、在轮廓模型基础点位的竖直方向上根据水面高度标记轮廓模型搭建点位，在延伸模型基础点位的竖直方向上根据土地高度标记延伸模型搭建点位；
26、将每个轮廓模型搭建点位对应的点位延伸线上的延伸模型搭建点位进行标记，分别标记为ysd1至ysdi，i等于第一点位数量；
27、将若干轮廓模型搭建点位依次进行连接、将每条点位延伸线上的延伸模型搭建点位进行连接以及将标记相同的延伸模型搭建点位依次进行连接，得到三维网状模型；
28、将模型平台与三维网状模型进行融合，得到河湖区域的三维模型。
29、第二方面，本申请提供一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模系统，包括：数据采集模块、定位模块以及模型建立模块，所述数据采集模块和定位模块与模型建立模块通讯连接；
30、所述数据采集模块包括图像获取单元以及距离扫描单元，所述图像获取单元用于获取河湖区域的俯拍图像，所述距离扫描单元用于获取无人机与地面之间的垂直距离；
31、所述定位模块用于获取无人机飞行的空间坐标；
32、所述模型建立模块包括图像分析单元、点位采集单元以及模型建立单元，所述图像分析单元用于对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓，基于河湖区域的轮廓设定采集点位；
33、所述点位采集单元用于控制距离扫描单元在采集点位处获取无人机与地面之间的垂直距离，设定为点位距离；
34、所述模型建立单元用于基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型。
35、第三方面，本申请提供一种电子设备，包括处理器以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，包括：获取河湖区域的俯拍图像、无人机与地面之间的垂直距离以及无人机飞行的空间坐标；
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓包括：从河湖区域图像历史数据库内获取河湖区域的历史图像；
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓还包括：将河湖区域的俯拍图像设定为待划分图像，将待划分图像进行灰度化处理；
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，基于河湖区域的轮廓设定采集点位包括：在二值化图像中沿水面轮廓设定若干轮廓点位，若干轮廓点位中每两个轮廓点位之间的距离大于等于第一间隔距离；
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，在采集点位处获取无人机与地面之间的垂直距离，设定为点位距离包括：获取无人机飞行的空间坐标中的高度方向上
6.根据权利要求5所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型包括：将无人机的飞行高度减去水面距离得到水面高度，求取若干水面高度的平均值，设定为水面参照高度；
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，基于河湖区域的轮廓、点位距离以及无人机飞行的空间坐标建立河湖区域的三维模型还包括：建立三维坐标系，以水面参照高度搭建模型平台；
8.适用于权利要求1-7任意一项所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法的系统，其特征在于，包括：数据采集模块、定位模块以及模型建立模块，所述数据采集模块和定位模块与模型建立模块通讯连接；
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，运行如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，包括：获取河湖区域的俯拍图像、无人机与地面之间的垂直距离以及无人机飞行的空间坐标；
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓包括：从河湖区域图像历史数据库内获取河湖区域的历史图像；
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，对河湖区域的俯拍图像进行分析，得到河湖区域的轮廓还包括：将河湖区域的俯拍图像设定为待划分图像，将待划分图像进行灰度化处理；
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，基于河湖区域的轮廓设定采集点位包括：在二值化图像中沿水面轮廓设定若干轮廓点位，若干轮廓点位中每两个轮廓点位之间的距离大于等于第一间隔距离；
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机数据采集的河湖区域三维建模方法，其特征在于，在采集点位处获取无人机与地面之间的垂直距离，设定为点位距离包括：获取无人机飞行的空间坐标中的高度方向上的数值，设定为无人机的飞行高度，在轮廓点位和延伸点位处保持...
【专利技术属性】
技术研发人员：植挺生，邓超河，陈建生，刘勇，邓永俊，
申请(专利权)人：广东广宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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