高精度无人机影像无控制点测绘成图方法及系统的制作方法_2

文档序号:9595585阅读:来源:国知局
igat1n Satellite System,即全球卫星导航系统)接收机参数、无人机POS (posit1n and orientat1n system,即定位定向系统)参数和地面基准站1参数为同步采集和存储,最大限度的缩小时间的误差,保证测绘的精度。
[0047]本实施例中:图像拍摄采集、机载GNSS接收机参数采集如下:无人机在进行航飞拍摄时,航摄相机快门同机载GNSS接收机3的event输入端口连接,在航摄相机拍照时将脉冲信号发送给机载GNSS接收机3,保证机载GNSS接收机3在采集观测数据同时也存储了航摄相机拍照的准确时刻。
[0048]进一步地,如图2、4所示,步骤S4中的解算处理包括以下步骤:
[0049]S41:将采集的机载GNSS接收机参数转码成标准RENIX文件并转换出拍照瞬间图像采集模块4快门开闭的脉冲文件;
[0050]S42:将采集的机载GNSS接收机参数、地面基准站及野外像控点参数、拍摄的图像数据、无人机P0S参数进行动态差分处理,得到无人机空间位置的坐标数据;
[0051]S43:对得到的脉冲文件、无人机空间位置的坐标数据进行内插处理,得到无人机拍照时的高精度经玮度坐标。
[0052]具体的,本实施例中:步骤S41具体如下:将机载GNSS接收机3采集到的KQS (自定义后缀)原始数据通过数据解码单元61转换为标准RENIX (Receiver IndependentExchange,即与接收机无关的数据交换)文件时也转换出拍照瞬间航摄相机快门开闭的脉冲文件,脉冲文件中记录了拍照的各MARKHME(标记时间)点,即航摄相机拍照时的准确时亥IJ。步骤S42具体如下:将采集到拍摄图片、机载GNSS接收机参数、地面基准站参数、野外像控点参数通过数据动态差分单元62进行处理,得到无人机空间位置的坐标数据文件。步骤S43具体如下:通过线性内插单元63对脉冲文件、无人机空间位置的坐标数据进行内插处理,在输入动态差分结果坐标文件、脉冲文件后,内插得到机载GNSS接收机4的航空天线8相位中心在相机拍照准确时刻的高精度经玮度坐标。在保证较高测绘精度的前提下,实现减少航拍测量时地面大量野外像控点2的布设工作,进一步减低像控联测的野外测量的工作量及提高后期进行图像拼接的效率。
[0053]进一步地,如图3所示,步骤S5中的拼接处理包括以下步骤:
[0054]S51:根据测绘区域的形状和面积、无人机的飞行高度设置各项参数,所述参数包括投影参数、相机参数、POS (GPS/IMU)参数、影像条带参数、空中三角测量参数、DEM参数、D0M参数以及航片P0S显示参数;
[0055]S52:将拍摄的图像与机载GNSS接收机3采集的参数进行对比,得到两者之间的匹配连接点,根据匹配连接点、无人机的高精度经玮度坐标,采用控制点编辑量测工具预测连接点和控制点,与拍摄的图像进行配准处理;
[0056]S53:对完成配准处理的图像进行矩阵区域网平差运算,得到修正后的合成图像。
[0057]具体的,本实施例中:步骤S52具体如下:采用SURF (Speed-up robust features,即加速健壮特征)算法对拍摄的图像提取、匹配特征点,采用控制点编辑量测工具预测连接点和控制点,剔除有误的匹配点,通过剩余匹配的特征点对应的关系组建配准模型。步骤S52中机载GNSS接收机3采集的参数为拍照曝光点无人机的高精度经玮度坐标,采用控制点编辑量测工具对待测绘的图像进行几何校正,即使影像间旋转任意角度,依然可以将相同的点位识别出来,省去了影像旋转后才能进行匹配的步骤;影像同名点的自动提取精度均小于1个像素大小,进而提高了影像匹配的精度;数据处理的效率高,相应提高了影响匹配的速度;当影像重叠度高的情况,可自动识别出8度以上的同名连接点;在密集树林、戈壁、梯田等弱纹理区域,系统匹配依然可以表现完好。
[0058]本实施例中:步骤S53具体如下:根据配准模型解算出几何变换参数,构建图像变换模型各自对应的变换矩阵,根据变换矩阵对拍摄的影像进行合成,消除重叠区域的模糊,利用选权迭代和建立优化的法方程,消除图像拼接中存在的一定的影像噪声,以及单应矩阵的累积误差,提高拼接质量,运用光束法平差原理可以在平差过程中剔除99%以上的错误点位,以避免局部配准中的累积误差对拼接结果产生过大的影响,提高影响拼接的精度;增强了平差的鲁棒性和稳定性;基于概论统计的粗差探测方法对摄影测量中相对定向的粗差检测;拼接处理中的算法处理,解决了由于受飞行姿态及风力影响导致传统航空摄影测量要求像片旋转角应小于6°的限制,使得数据橡片旋转角度超过40°,依然可以进行后续的解算处理。
[0059]本实施例中:步骤S5还包括DEM(Digital Elevat1n Model,即数字高程模型)产品制作、DOM (Document Object Model,即文档对象模型)产品制作步骤,即完成对待测绘区域的测绘工作。
[0060]如图4所示,本发明还提供了一种高精度无人机影像无控制点测绘成图系统,包括地面基准站1、野外像控点2、机载GNSS接收机3、图像采集模块4、无人机P0S 5、测绘图像解算模块6、测绘图像拼接模块7 ;地面基准站1分别与无人机P0S 5、测绘图像解算模块6无线连接,野外像控点2分别与图像采集模块4、测绘图像解算模块6无线连接,机载GNSS接收机3与图像采集模块4电连接,机载GNSS接收机3、图像采集模块4、无人机P0S 5分别与测绘图像解算模块6无线连接,机载GNSS接收机3、图像采集模块4、测绘图像解算模块6分别与测绘图像拼接模块7电连接,机载GNSS接收机3、图像采集模块4设置在无人机P0S 5 上;
[0061]地面基准站1,用于记录无人机飞行时的GPS数据;
[0062]野外像控点2,用于将地面的实际坐标与图像采集模块4拍摄的照片相对应;
[0063]机载GNSS接收机3,用于采集无人机飞行时的GPS数据,并将GPS数据发送至测绘图像解算模块6、测绘图像拼接模块7 ;
[0064]图像采集模块4,用于在无人机飞行中采集图像,并将采集图像时将图像采集模块4的曝光点信息发送至测绘图像解算模块6、测绘图像拼接模块7 ;
[0065]无人机P0S5,用于采集无人机飞行时的P0S数据,并将P0S数据发送至测绘图像解算模块6 ;
[0066]测绘图像解算模块6,用于对接收的曝光点信息、GPS数据和P0S数据,并在接收到曝光点信息时记录无人机的GPS数据和P0S数据,并对GPS数据和P0S数据进行解算处理,得到图像采集模块4拍照曝光点的位置信息,并将曝光点的位置信息发送给测绘图像拼接模块7 ;
[0067]测绘图像拼接模块7,用于根据拍摄的图像、无人机的GPS数据、接收的曝光点的位置信息对拍摄的图像进行拼接处理。
[0068]具体的,本实施例中:机载GNSS接收机3采用LINUX操作系统,搭载高精度GNSS板卡,支持GPS+GLONASS+BDS,GNSS板卡一般根据航摄的需要配置成5Hz输出模式,对于速度更快的飞行航摄最高支持到20Hz输出模式。机载GNSS接收机3体积小、重量轻,适合于安装在现有的电动/油动无人机及有人机上,支持DC7?32宽电压范围输入,通过两条数据线分别连接小型航空天线7和图像采集模块4,上电自动搜索并锁定卫星,并开始记录二进制格式的数据,同时在内嵌式存储器和MicroSD(Secure Digital Memory Card,即安全数码卡)卡中创建文件及进行写文件操作,并且自行在无人机的位置信息中加入相机拍照时输出的Marktime点。机载GNSS接收机3具有一种或多种数据存储形式,优选的,为SD卡、内嵌式存储器存储方式中的一种或多种;机载GNSS接收机3还具有一种或多种数据拷贝方式,优选的,为USB有线传输、SD卡、蓝牙无线传输拷贝方式中的一种或多种;图像采集丰吴块4优选航摄相机。
[0069]本实施例中:无人机在进行航飞拍摄时,航摄相机快门同机载GNSS接收机3的event输入端口连接,将航摄相机拍照时的脉冲信号发送给机载GNSS接收机3,保证机载GNSS接收机3在采集观测数据同时也存储了航摄相机拍照的准确时刻,无人机降落后,可以通过数据线、SD卡和蓝牙传输的方式,快速导出机载GNSS接收机3在飞行过程中记录的测量数据。
[0070]进一步地,如图5所示,测绘图像解算模块6包括数据解码单元61、数据动态差分单元62、线性内插单元63 ;数据解码单元61与机载GNSS接收机3无线连接,数据动态差分单元62分别与地面基准站1、野外像控点2、机载GNSS接收机3、图像采集模块4、无人机P0S5无线连接,数据解码单元61、数据动态差分单元62还分别与线性内插单元63电连接,线性内插单元63还与测绘图像拼接模块7电连接;
[0071 ] 数据解码单元61,用于将机载GNSS接收机3采集的原始数据转换成RENIX标准文件并转换出拍照瞬间图像采集模块4快门开闭的脉冲文件;
[0072]数据动态差分单元62,用于对地面基准站1、野外像控点2、机载GNSS接收机3、图像采集模块4、无人机P0S 5采集的数据进行动态差分处理得到无人机空间位置的坐标数据;
[0073]线性内插单元63,用于,用于对脉冲文件、无人机空间位置的坐标数据进
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