基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的三維建模

郭楷文　劉戀　曹成蓉　賴飛龍

摘要 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為一種新興的技術(shù)方法，在三維建模和工程測(cè)量中有廣泛的前景。本文主要介紹了無(wú)人機(jī)低空遙感處理流程和無(wú)人機(jī)低空傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)的主要操作流程，通過(guò)本文可以快速地了解無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)；傾斜攝影測(cè)量技術(shù)；三維建模

中圖分類號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2016）14-0060-02

傾斜攝影技術(shù)是近年來(lái)測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器（1個(gè)垂直、4個(gè)傾斜的角度影像機(jī)），從5個(gè)不同角度同時(shí)采集信息，真實(shí)客觀地反映測(cè)量物體。目前，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市管理、國(guó)土安全、考古等行業(yè)。

由于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠獲取地理實(shí)體的紋理細(xì)節(jié)，不但豐富了影像數(shù)據(jù)源信息，同時(shí)高冗余度的航攝影像重疊，為高精度的影像匹配提供了條件，使得基于人工智能的三維實(shí)體重建成為了可能。傾斜攝影測(cè)量和建模的關(guān)鍵支撐點(diǎn)——分層顯示技術(shù)和紋理映射技術(shù)，極大地提升了三維建模的效率，同時(shí)也降低建模的生產(chǎn)成本。

無(wú)人機(jī)低空遙感與航空攝影測(cè)量相比，具有影像獲取快捷、低成本、分辨率高、多視角、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量中最廣為應(yīng)用的技術(shù)，能夠以高清晰、高精度的方式來(lái)全面感知復(fù)雜場(chǎng)景。借助高效率的攝影采集設(shè)備和高精度的數(shù)據(jù)處理方式，能夠以真實(shí)的效果和測(cè)繪級(jí)精度反映出研究的對(duì)象的外觀特征、高度及位置等信息。

1無(wú)人機(jī)低空遙感處理流程

1.1影像的獲取

1）飛行前準(zhǔn)備工作。利用Google Earth設(shè)定一個(gè)區(qū)域并保存為KMZ格式文件，飛行作業(yè)人員打開Google Earth將KMZ文件直接導(dǎo)入，即可獲得指定飛行區(qū)域。航飛作業(yè)有兩種情況，一種是無(wú)需控制點(diǎn)（可直接在指定區(qū)域進(jìn)行航線規(guī)劃）；一種是需要控制點(diǎn)（需要在指定區(qū)域內(nèi)，均勻布置控制點(diǎn)）。

2）對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和航線規(guī)劃。根據(jù)選定的區(qū)域，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，然后自動(dòng)地進(jìn)行航線規(guī)劃。

3）飛行過(guò)程的操作。起飛前，將飛機(jī)與地面站利用電臺(tái)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，將之前規(guī)劃的航線上傳至飛機(jī)，開始攝影直至整個(gè)區(qū)域完成攝影。

1.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括影像的預(yù)處理、相機(jī)高精度檢測(cè)、影像匹配、自動(dòng)空中三角測(cè)量、DSM/DEM的自動(dòng)提取、DOM的生成與無(wú)縫拼接等技術(shù)。數(shù)據(jù)處理流程圖如圖1所示。

2無(wú)人機(jī)低空傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)低空傾斜攝影系統(tǒng)由傾斜攝影軟件和影像處理軟件組成。

傾斜攝影系統(tǒng)由飛行平臺(tái)、工作人員和儀器3部分組成。獲得數(shù)據(jù)之后，還需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)獲取的影像進(jìn)行逐一檢查。不合格的測(cè)區(qū)需要補(bǔ)飛，直至拍攝的影像能夠滿足質(zhì)量要求。在檢查完成之后，還要對(duì)影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這也涉及到一些關(guān)鍵技術(shù)，如圖2所示。

由于傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，本次3D建模實(shí)驗(yàn)使用的3D建模系統(tǒng)為Smart3D-Capture^TM系統(tǒng)軟件。利用Smart3DCapture^TM建立3D模型如圖3所示。

3結(jié)論

我國(guó)目前基于傾斜攝影測(cè)量的應(yīng)用成果還較少，因此，還需要逐步深入挖掘更多應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)。同時(shí)，我們不能局限于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，還需要研究其與雷達(dá)、高分辨率、高光譜等傳感器的結(jié)合，研究如何把上述傳感器集成到更小的無(wú)人機(jī)上。本文主要介紹了無(wú)人機(jī)低空遙感處理流程和無(wú)人機(jī)低空傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)的主要操作流程，通過(guò)本文可以快速地了解無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)。讓更多的人了解此技術(shù)，加快我國(guó)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)不斷前進(jìn)的步伐。endprint