一种基于飞行器的测绘方法、装置及系统与流程

本发明涉及无人机飞行控制技术领域，具体涉及一种基于飞行器的测绘方法、装置及系统。

背景技术：

现有针对地图测绘的方式主要包括两种，一种是通过无人机进行测绘。一般地，无人机测绘需要通过事先规划好航线后再由无人机按照航线去测绘，后期还需要把照片进行软件拼接，这种测绘方法过于复杂和耗时，对于某些急需高精度航线场合来说不实用。

另一种是通过人工进行测绘，人工测绘一般是工作人员手里拿着手持测绘设备人工行走在需要测绘的地点上进行人工打点(例如植保行业中的人工测绘农田边界和障碍物)。可见，人工测绘需要人行走测绘，当遇到一些复杂地形时，工作人员可能无法到达，如果强行在复杂地形上行走测绘，则会给工作人员带来危险，同时人工测绘效率也比较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于飞行器的测绘方法、装置及系统，以解决现有的无人机测绘手段存在的复杂、耗时，以及人工测绘手段存在的安全性较差、测绘效率较低的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种基于飞行器的测绘方法，包括：获取飞行器飞行时的图像，在图像显示界面显示用于对准的参考标记及所述图像；接收用户输入的触发操作；根据所述触发操作记录所述图像中的标注点；根据图像与真实位置的映射关系获取与标注点对应的实际测绘点位置信息。

本发明实施例的基于飞行器的测绘方法，相对于人工打点测绘，能够解决测绘效率低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述基于飞行器的测绘方法还包括：接收用户根据所述图像显示界面输入的遥控飞行指令；根据所述遥控飞行指令控制所述飞行器飞行。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述根据图像与真实位置的映射关系获取与标注点对应的实际测绘点位置信息，包括：获取所述飞行器的实时差分定位坐标信息、所述飞行器的摄像设备的姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所拍摄的图像，其中，所述定位装置用于确认所述飞行器的实时差分定位坐标信息；根据所述实时差分定位坐标信息、姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所述图像生成所述实际测绘点位置信息。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述姿态信息为所述摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述摄像设备拍摄的垂直拍照图像。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述图像显示界面包括：第一人称主视角拍摄画面、垂直视角拍摄画面及地图画面。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述用于对准的参考标记至少包括：十字形状、箭头形状中至少一种。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种基于飞行器的测绘方法，包括：将所述飞行器上设置的至少一摄像设备拍摄的所述飞行器飞行时的图像发送至控制器；接收控制器发送的控制指令，所述控制指令是根据用户在所述控制器输入的触发操作而生成；根据所述控制指令进行拍照，并将打点拍照的信息及所述飞行器的实时差分定位坐标信息发送至所述控制器。

本发明实施例的基于飞行器的测绘方法，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内获取待测绘区域的测绘位置点位置信息。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述拍照的信息包括：所述至少一摄像设备的姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所述图像，其中，所述定位装置用于确认所述飞行器的实时差分定位坐标信息。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述姿态信息为所述至少一摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述至少一摄像设备拍摄的垂直拍照图像。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述定位装置为rtk天线，根据所述摄像设备与rtk天线安装的位置计算所述摄像设备与rtk天线的相对位置信息。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种基于飞行器的测绘装置，包括：显示模块，用于获取飞行器飞行时的图像，在图像显示界面显示用于对准的参考标记及所述图像；控制指令接收模块，用于接收用户根据参考标记输入的触发操作；标注点记录模块，用于根据所述触发操作记录所述图像中的标注点；实际测绘点位置信息获取模块，用于根据图像与真实位置的映射关系获取与所述标注点对应的实际测绘点位置信息。

本发明实施例的基于飞行器的测绘装置，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度位置信息。

结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，所述基于飞行器的测绘装置还包括：遥控飞行指令接收模块，用于接收用户根据所述图像显示界面输入的遥控飞行指令；飞行控制模块，用于根据所述遥控飞行指令控制所述飞行器飞行。

结合第三方面或第三方面第一实施方式，在第三方面第二实施方式中，所述实际测绘点位置信息获取模块包括：坐标获取及拍照子模块，用于获取所述飞行器的实时差分定位坐标信息、所述飞行器的摄像设备的姿态信息及所拍摄的图像；实际测绘点位置信息生成子模块，用于根据所述实时差分定位坐标信息、姿态信息及所述图像生成所述实际测绘点位置信息。

结合第三方面第二实施方式，在第三方面第三实施方式中，所述姿态信息为所述摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述摄像设备拍摄的垂直拍照图像。

结合第三方面，在第三方面第四实施方式中，所述图像显示界面包括：第一人称主视角拍摄画面、垂直视角拍摄画面及地图画面。

结合第三方面，在第三方面第五实施方式中，所述用于对准的参考标记至少包括：十字形状、箭头形状中至少一种。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种基于飞行器的测绘装置，包括：图像发送模块，用于将所述飞行器上设置的至少一摄像设备拍摄的所述飞行器飞行时的图像发送至控制器；控制指令接收模块，用于接收控制器发送的控制指令，所述控制指令是根据用户在所述控制器输入的触发操作而生成；测绘信息发送模块，用于根据所述控制指令进行拍照，并将拍照的信息及所述飞行器的实时差分定位坐标信息发送至所述控制器。

本发明实施例的基于飞行器的测绘装置，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度位置信息。

结合第四方面，在第四方面第一实施方式中，所述拍照的信息包括：所述至少一摄像设备的姿态信息及所述图像。

结合第四方面第一实施方式，在第四方面第二实施方式中，所述姿态信息为所述至少一摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述至少一摄像设备拍摄的垂直拍照图像。

结合第四方面第二实施方式，在第四方面第三实施方式中，拍摄所述垂直拍照图像的摄像设备与rtk天线安装的位置差通过软件算法补偿。

根据第五方面，本发明实施例提供了一种飞行器测绘控制系统，所述飞行器测绘控制系统包括：飞行器、控制器及显示装置，所述飞行器包括：飞行控制模块及至少一摄像设备，所述摄像设备用于拍摄所述飞行器飞行时的图像；所述显示装置显示用于对准的参考标记及所述图像；所述控制器用于接收用户根据参考标记输入的触发操作，根据所述触发操作记录所述图像中的标注点，并将根据所述触发操作生成的控制指令发送至所述飞行控制模块；所述飞行控制模块根据所述控制指令控制所述飞行器进行拍照打点，并将拍照信息及所述飞行器的实时差分定位坐标信息传送至所述控制器；所述控制器根据所述拍照信息及实时差分定位坐标信息生成与标注点对应的实际测绘点位置信息。

本发明实施例的飞行器测绘控制系统，相对于人工打点测绘，能够解决测绘效率低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度位置信息。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的飞行器测绘控制系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的显示装置中显示的画面的示意图；

图3a至图3c示出了根据本发明实施例的飞行器的飞行轨迹的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的基于飞行器的测绘方法的流程示意图；

图5示出了根据本发明实施例的基于飞行器的测绘装置的结构示意图；

图6示出了根据本发明另一实施例的基于飞行器的测绘方法的流程示意图；

图7示出了根据本发明另一实施例的基于飞行器的测绘方法的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，是本发明实施例的飞行器测绘控制系统的应用场景示意图。该飞行器测绘控制系统主要包括：飞行器1、控制器2及显示装置3，飞行器1包括：飞行控制模块11及至少一摄像设备12。

其中，该摄像设备12拍摄飞行器1飞行时的图像；显示装置3的图像显示画面显示用于对准的参考标记及所述图像。可选地，在本发明的一些实施例中，该摄像设备12可包括：前视拍摄相机和垂直地面拍摄相机，该前视拍摄相机主要用于第一人称主视角(fpv)画面障碍物监视，垂直地面拍摄相机主要用于拍摄垂直视角画面22进行测绘打点。对应地，如图2所示，该显示装置3可设置为显示两个画面，或者，设置两个显示装置3，用以分别显示该第一人称主视角(fpv)画面21及垂直视角画面22。进一步地，该显示装置3还可显示第三个画面，或设置第三个显示装置3，用以显示整体的地图画面22，以供操作人员总览全局。

控制器2用以接收用户输入的触发操作，根据该触发操作记录所述图像中的标注点，并根据该触发操作生成控制指令，将控制指令发送至飞行控制模块11。飞行控制模块11根据该控制指令控制飞行器1进行相应的拍照打点，并将拍照信息及所述飞行器的实时差分定位坐标信息传送至控制器2，控制器2根据该拍照信息及实时差分定位坐标信息、摄像设备12与定位装置的相对位置信息获取与标注点对应的实际测绘点位置信息。

可选地，在本发明的一些实施例中，该飞行器测绘控制系统的定位装置为实时差分定位系统(rtk)，该rtk系统设置于飞行器1上，实时监测飞行器1的该实时差分定位坐标信息，提供给摄像设备12，摄像设备12将拍摄打点的垂直视角图像与实时差分定位坐标信息打包上传，从而提供更加精确的拍照信息，从而确定更精确的测绘点位置信息。

实际应用中，用户输入的触发操作可以是根据单独设置的控制器2(例如遥控装置等)输入，也可以是通过显示装置3的触摸屏进行触控输入，并将触屏操作发送给控制器2，本发明并不以此为限。

可选地，在本发明的一些实施例中，上述图像显示画面则是指第一人称主视角(fpv)画面21、垂直视角画面22及地图画面23。用户输入的触发操作主要可包含两方面的指令。一方面，是遥控飞行器1进行飞行的遥控飞行指令，通过该遥控飞行指令控制该飞行器1的飞行路径、方向、速度、高度等。另一方面，是指示飞行器1进行打点的测绘打点指令，当用户输入测绘打点指令后，飞行器1上的垂直视角拍摄相机进行拍摄。

本发明实施例的飞行器测绘控制系统实现的测绘过程，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低、且测绘效率低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

以下结合一具体应用示例对本发明实施例的基于飞行器的测绘方法、装置及系统作进一步说明。

图2示出的是显示装置3中显示的画面的示意图，该显示装置3中显示的内容主要包括：第一人称主视角画面21，垂直相机画面22，地图画面23，地块边界20，地块障碍物222，十字取景线221(即用于对准的参考标记)。需要说明的是，显示装置3中的三画面可以是一个屏幕内不同位置的三画面，也可以是通过操作切换只显示一个画面，显示装置3也可以分为多个显示装置用于分开单独显示相应的画面，十字取景线221也可是其它形状(例如箭头形状等)的参考标记，十字取景线221也可以设置在垂直视角画面22除中间位置外的任何位置，取景线可以用于标记画面中的特定形状的物体，例如可以通过hough算法识别出图像中的直线，然后在操作人员不操作时，取景线可以默认标记在识别出来的直线上，还可以根据识别算法识别出图像中的特定物体，识别算法还可以是匹配算法，例如可以匹配图像中的十字路口，当图像中有十字路口被匹配算法识别出来时，取景线可以默认标记在十字路口处；操作人员发出的测绘打点指令也可以是通过显示装置3屏幕进行触摸确认打点。

首先，由用户观察显示装置3显示的画面和地图，同时用户可通过控制终端遥控飞行器1飞行，其飞行轨迹可根据实际画面显示的情况进行调整，如图3a至图3c所示，飞行器1由操控人员按照地块30的边界20飞行，边界20可以是近似于圆形、椭圆形、矩形等规则图形的边界20，也可以是不规则图形的边界。当飞行器1飞行至需要测绘地块边界20的上方或者地块需要标记障碍物222的上方，飞行高度高于地面或作物表面，通过显示装置3的垂直视角画面22中的十字取景线221对准要打点的地块边界或者障碍进行手动触发打点操作，此时飞行控制模块11根据触发的打点操作把当前采集到rtk定位坐标信息提供给垂直相机模块，相机模块会把当前拍摄到的照片和rtk三维坐标信息保存在一起，生成拍照打点信息，进行反馈。

十字取景线221用于标识图像中的位置信息，其可以为“十”字，其方向可以变化，例如其可以根据图像中显示画面中的特定对象调整方向，可以将十字取景线221的横线或者竖线始终保持与道路边缘大致平行，同时也可以尽量保持其位置在道路中央；十字取景线221也可以固定位置不变的，或者固定方向不变的，十字取景线也可以是参考无人机的飞行方向而变化方向，例如无人机当前的方向是向正北方向，则十字取景线的竖线是南北方向显示；如果是箭头取景线，箭头的方向可以始终保持与道路方向一致，或者保持与无人机飞行方向一致。

本发明实施例还提供一种基于飞行器的测绘方法，可应用于上述飞行器测绘控制系统中，如图4所示，该测绘方法包括：

步骤s41：获取飞行器飞行时的图像，在图像显示界面显示用于对准的参考标记及该图像；其中，飞行器飞行时的图像可通过设置在飞行器上的摄像设备拍摄得到，该摄像设备可包括：前视拍摄相机和垂直地面拍摄相机，该前视拍摄相机主要用于第一人称主视角(fpv)画面障碍物监视，垂直地面拍摄相机主要用于拍摄垂直视角画面进行测绘打点。该图像显示界面主要包括：第一人称主视角拍摄画面、垂直视角拍摄画面及地图画面。

步骤s42：接收用户输入的触发操作；用户输入的触发操作可以是通过显示装置的触摸屏进行触控输入，也可以是根据单独设置的遥控装置输入，例如按钮，拨码开关等，本发明并不以此为限。

步骤s43：根据触发操作记录图像中的标注点；例如当操作人员触发图像的中心点时，记录下当前图像被触发的点的对应像素点的坐标信息。

步骤s44：根据图像与真实位置的映射关系获取与标注点对应的实际测绘点位置信息。

可选地，在本发明的一些实施例中，该步骤s44的过程具体包括：获取所述飞行器的实时差分定位坐标信息、所述飞行器的摄像设备的姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所拍摄的图像，其中，所述定位装置用于确认所述飞行器的实时差分定位坐标信息；根据所述实时差分定位坐标信息、姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所述图像生成所述实际测绘点位置信息。在一较佳实施例中，所述姿态信息可为所述摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述摄像设备拍摄的垂直拍照图像。

可选地，在本发明的一些实施例中，用户还可通过显示装置输入遥控飞行指令；根据该遥控飞行指令控制飞行器飞行。

本发明实施例的基于飞行器的测绘方法，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

本发明实施例还提供一种基于飞行器的测绘装置，如图5所示，该测绘装置主要包括：

显示模块41，用于获取飞行器飞行时的图像，在图像显示界面显示用于对准的参考标记及该图像；其中，飞行器飞行时的图像可通过设置在飞行器上的摄像设备拍摄得到，该摄像设备可包括：前视拍摄相机和垂直地面拍摄相机，该前视拍摄相机主要用于第一人称主视角(fpv)画面障碍物监视，垂直地面拍摄相机主要用于拍摄垂直视角画面进行测绘打点。该图像显示界面主要包括：第一人称主视角拍摄画面、垂直视角拍摄画面及地图画面。

控制指令接收模块42，用于接收用户输入的触发操作；用户输入的触发操作可以是通过显示装置的触摸屏进行触控输入，也可以是根据单独设置的一个遥控装置输入，本发明并不以此为限。

标注点记录模块43，用于根据触发操作记录图像中的标注点；

实际测绘点位置信息获取模块44，用于根据图像与真实位置的映射关系获取与标注点对应的实际测绘点位置信息。具体地，该实际测绘点位置信息获取模块44包括：坐标获取及拍照子模块，用于获取所述飞行器的实时差分定位坐标信息、所述飞行器的摄像设备的姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所拍摄的图像，其中，所述定位装置用于确认所述飞行器的实时差分定位坐标信息；实际测绘点位置信息生成子模块，用于根据所述实时差分定位坐标信息、姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所述图像生成所述实际测绘点位置信息。

可选地，在本发明的一些实施例中，用户还可通过显示装置输入遥控飞行指令；该基于飞行器的测绘装置，还包括：遥控飞行指令接收模块，用于接收用户根据图像显示界面输入的遥控飞行指令；飞行控制模块，用于根据遥控飞行指令控制飞行器飞行。

本发明实施例的基于飞行器的测绘装置，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

本发明实施例还提供一种基于飞行器的测绘方法，可应用于上述飞行器1中，如图6所示，该测绘方法包括：

步骤s61：将飞行器上设置的至少一摄像设备拍摄的飞行器飞行时的图像发送至控制器；

步骤s62：接收控制器发送的控制指令，控制指令是根据用户在控制器输入的触发操作而生成；

步骤s63：根据控制指令进行拍照，并将拍照的信息及飞行器的实时差分定位坐标信息发送至控制器。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述拍照的信息包括：所述至少一摄像设备的姿态信息及所述图像。较佳地，所述姿态信息为所述至少一摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述至少一摄像设备拍摄的垂直拍照图像。在一较佳实施例中，拍摄所述垂直拍照图像的摄像设备与rtk天线安装的位置差通过软件算法补偿，例如可以获取rtk天线安装相对于无人机一个参考点a的位置信息，获取摄像设备相对于该参考点a的位置信息，从而可以计算出摄像设备和rtk的位置差，从而可以计算摄像设备与rtk天线的相对位置信息。

本发明实施例的基于飞行器的测绘方法，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

本发明实施例还提供一种基于飞行器的测绘装置，如图7所示，该测绘装置主要包括：

图像发送模块61，用于将飞行器上设置的至少一摄像设备拍摄的飞行器飞行时的图像发送至控制器；

控制指令接收模块62，用于接收控制器发送的控制指令，所述控制指令是根据用户在所述控制器输入的触发操作而生成；

测绘信息发送模块63，用于根据所述控制指令进行拍照，并将拍照的信息及所述飞行器的实时差分定位坐标信息发送至所述控制器。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述拍照的信息包括：所述至少一摄像设备的姿态信息、所述摄像设备与定位装置的相对位置信息及所述图像，其中，所述定位装置用于确认所述飞行器的实时差分定位坐标信息。较佳地，所述姿态信息为所述至少一摄像设备的垂直角度拍照信息，所述图像为所述至少一摄像设备拍摄的垂直拍照图像。在一较佳实施例中，所述定位装置为rtk天线，根据所述摄像设备与rtk天线安装的位置计算所述摄像设备与rtk天线的相对位置信息。

本发明实施例的基于飞行器的测绘装置，相对于人工打点测绘，能够解决打点人员走在复杂地块边界的安全性较低的问题；相对于传统无人机测绘，简化了测绘控制过程，提高了测绘的效率，能够实现在短时间内测绘出对应的高精度航线。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。