本发明专利技术公开了一种无人机坡面正射影像获取方法及系统，系统包括网格划分模块、平滑处理模块和角度调整模块。网格划分模块获取边坡对应的数字表面模型，并对获取到的数字表面模型进行网格划分，生成相应的边坡网格模型。平滑处理模块采用自适应均值滤波方法对边坡网格模型中各网格内像元的坡度数据进行平滑处理，去除边坡坡面上的小尺度起伏，有效减轻噪声对网格坡度计算的影响，提高网格坡度计算的准确度。角度调整模块统计网格中像元的坡度均值，并根据坡度均值调整采集该网格的正射影像时无人机的云台俯仰角度，使摄像头与网格坡面垂直，从而有效减少拍摄时的投影变形，提高了采集到的边坡影像的几何质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡图像采集，具体涉及一种无人机坡面正射影像获取方法及系统。
技术介绍
1、无人机获取的正射影像广泛应用于各种场景，包括城市规划、农业管理、自然资源管理、生态环境监测等。无人机在获取正射影像时，最好将搭载的摄像头与拍摄区域保持垂直，以减少投影变形。针对无人机边坡巡检领域，由于边坡不同位置的坡面角度不同，在采集边坡不同位置处的正射影像时，最好能够通过调整无人机云台的俯仰角使摄像头与拍摄坡面垂直。然而，目前对于无人机拍摄时的摄像头的俯仰角缺乏考虑，无法确保无人机垂直拍摄坡面，进而导致地形引起的影像变形，影响后续信息处理与分析。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种无人机坡面正射影像获取方法及系统，可以提高坡面正射影像的几何质量。具体技术方案如下：
2、第一方面，提供了一种无人机坡面正射影像获取方法，在第一方面的第一种可实现方式中，包括：
3、获取边坡对应的数字表面模型，并对所述数字表面模型进行网格划分，得到边坡对应的边坡网格模型；
4、采用自适应均值滤波方法对所述边坡网格模型中的各网格内像元的坡度数据进行平滑处理，去除边坡坡面上的小尺度起伏；
5、确定平滑处理后各网格的坡度均值，并根据所述坡度均值调整无人机采集相应网格区域的正射影像时的云台俯仰角。
6、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，采用自适应均值滤波方法对网格内像元的坡度数据进行平滑处理，包括：
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p>7、将合适的移动窗口应用于所述网格中的像元，并计算所述移动窗口内坡度数据的偏度和超值峰度；8、根据坡度数据的偏度和超值峰度确定阈值调整百分比，并根据阈值调整百分比和基础阈值确定阈值范围；
9、根据所述阈值范围对所述移动窗口内的坡度数据进行筛选，剔除阈值范围外的坡度数据，并确定筛选后剩余的坡度数据的数据均值；
10、根据所述数据均值替换所述移动窗口中心的原始值，并将所述移动窗口滑动至下一像元进行处理；
11、如此重复，直至所述网格内所有像元均处理完毕。
12、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
13、计算所述数字表面模型中各像元对应的坡度，生成相应的坡度图；
14、根据所述数字表面模型对应的坡度图，采用z-score法计算出数字表面模型中各像元对应的z分数；
15、通过将各相应对应的z分数与预设阈值进行比较确定异常像元，并对所述异常像元进行掩膜处理。
16、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第四种可实现方式中，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
17、计算所述数字表面模型中各像元对应的总曲率；
18、根据总曲率确定数字表面模型中的凹陷区域，并对凹陷区域进行掩膜处理。
19、结合第一方面的第四种可实现方式，在第一方面的第五种可实现方式中，计算所述数字表面模型中像元对应的总曲率，包括：
20、采用索贝尔算子计算数字表面模型中像元对应的地表高程梯度；
21、根据所计算的地表高程梯度，计算数字地表模型的二阶导数；
22、通过数字地表模型的二阶导数的特征值确定像元的主曲率和副曲率，并根据主曲率和副曲率计算得到像元的总曲率。
23、第二方面，提供了一种无人机坡面正射影像获取系统，在第二方面的第一种可实现方式中，包括：
24、网格划分模块，配置为获取边坡对应的数字表面模型，并对所述数字表面模型进行网格划分，得到边坡对应的边坡网格模型；
25、平滑处理模块，配置为采用自适应均值滤波方法对所述边坡网格模型中的各网格内像元的坡度数据进行平滑处理，去除边坡坡面上的小尺度起伏；
26、角度调整模块，配置为确定平滑处理后各网格的坡度均值，并根据所述坡度均值调整无人机采集相应网格区域的正射影像时的云台俯仰角。
27、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第二种可实现方式中，所述平滑处理模块包括：
28、计算单元，配置为将合适的移动窗口应用于所述网格中的像元，并计算所述移动窗口内坡度数据的偏度和超值峰度；
29、调整单元，配置为根据坡度数据的偏度和超值峰度确定阈值调整百分比，并根据阈值调整百分比和基础阈值确定阈值范围；
30、筛选单元，配置为根据所述阈值范围对所述移动窗口内的坡度数据进行筛选，剔除阈值范围外的坡度数据，并确定筛选后剩余的坡度数据的数据均值；
31、处理单元，配置为根据所述数据均值替换所述移动窗口中心的原始值，并将所述移动窗口滑动至下一像元进行处理。
32、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第三种可实现方式中，所述网格划分模块包括：
33、坡度图生成单元，配置为计算所述数字表面模型中各像元对应的坡度，生成相应的坡度图；
34、像元分数计算单元，配置为根据所述数字表面模型对应的坡度图，采用z-score法计算出数字表面模型中各像元对应的z分数；
35、像元处理单元，配置为通过将各相应对应的z分数与预设阈值进行比较确定异常像元，并对所述异常像元进行掩膜处理。
36、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第四种可实现方式中，所述网格划分模块包括：
37、曲率计算单元，配置为计算所述数字表面模型中各像元对应的总曲率；
38、区域处理单元，配置为根据总曲率确定数字表面模型中的凹陷区域，并对凹陷区域进行掩膜处理。
39、结合第二方面的第四种可实现方式，在第二方面的第五种可实现方式中，所述曲率计算单元包括：
40、高程梯度子单元，配置为采用索贝尔算子计算数字表面模型中像元对应的地表高程梯度；
41、二阶导数子单元，配置为根据所计算的地表高程梯度，计算数字地表模型的二阶导数；
42、总曲率子单元，配置为通过数字地表模型的二阶导数的特征值确定像元的主曲率和副曲率，并根据主曲率和副曲率计算得到像元的总曲率。
43、有益效果：采用本专利技术的无人机坡面正射影像获取方法及系统，可以通过采用自适应均值滤波方法对边坡网格模型中的各个网格内像元的坡度数据进行平滑处理，去除边坡坡面上的小尺度起伏，有效减轻噪声对网格坡度的影响，从而提高了各网格的坡度计算的准确度，使得确定的各网格对应的云台俯仰角更准确，确保云台调整的精度，进而有效减少拍摄时的投影变形，提高了边坡影像的几何质量。
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【技术保护点】
1.一种无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，采用自适应均值滤波方法对网格内像元的坡度数据进行平滑处理，包括：
3.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
4.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
5.根据权利要求4所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，计算所述数字表面模型中像元对应的总曲率，包括：
6.一种无人机坡面正射影像获取系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的无人机坡面正射影像获取系统，其特征在于，所述平滑处理模块包括：
8.根据权利要求6所述的无人机坡面正射影像获取系统，其特征在于，所述网格划分模块包括：
9.根据权利要求6所述的无人机坡面正射影像获取系统，其特征在于，所述网格划分模块包括：
10.根据权利要求9所述的无人机坡面正射影像获取系统，其特征在于，所述曲率计算单元包括：
...
【技术特征摘要】
1.一种无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，采用自适应均值滤波方法对网格内像元的坡度数据进行平滑处理，包括：
3.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
4.根据权利要求1所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，所述获取边坡对应的数字表面模型包括：
5.根据权利要求4所述的无人机坡面正射影像获取方法，其特征在于，计算所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄子洋，张帮鑫，杨光清，李红卫，许智威，杜孟秦，彭东明，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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