一种适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统的制作方法

本发明涉及无人机倾斜摄影技术领域，更具体为一种适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，它是采用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，也可以通过车载计算机完全地或间歇地自主地操作。相比于有人驾驶的飞机，无人机往往成本低廉，适合危险环境中的作业。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为真实完整准确的信息。无人机倾斜摄影技术的诞生，颠覆了传统测绘的作业方式，无人机低空多位镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，具有效率高、成本低、数据精确、操作灵活、侧面信息可用等特点，满足测绘地理信息行业的不同需求。

古建筑是指具有历史意义的建国之前的民用建筑和公共建筑，其包括民国时期的建筑。在中国，很多古镇以及大部分的大城市还保留着一些古建筑。然而，在大兴土木的现在，我们要用发展的眼光来看待以及保护古代建筑及其蕴含的文化特质；做到既让古代建筑文化保存于世，也让古代文化遗产产生现代价值。虽然一些古代建筑离现在很遥远，但其中的文化依然值得学习借鉴，作为是炎黄子孙，建筑文化也是中国传统文化的一部分，不仅要发展现代建筑，更要吸收古建筑中的营养，走出中国特色建筑之路，让中国古建文化得以传承和延续。

古建筑的结构较为复杂，且分为多种类型，不同类型的古建筑有着不同的外貌特征，在对不同类型的古建筑进行倾斜摄影时成像速度较慢，且在建模后结构细化不够明显，建模的质量较差。为此，需要设计一个新的方案给予改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统，包括：无人机和飞行系统，所述飞行系统包括中央处理器、无人机控制系统、专家ai系统、态势感知子系统、评估筛选子系统、智能方案生成子系统、飞行轨迹生成子系统、模拟飞行系统、数据库和bim系统，所述数据库包括古建筑类型、古建筑年代、智能方案、飞行轨迹，所述古建筑类型包括中国古建筑的十大分类，其分别为宫廷府第建筑、防御守卫建筑、纪念性和点缀性建筑、陵墓建筑、园囿建筑、祭祀性建筑、桥梁及水利建筑、民居建筑、宗教建筑和娱乐性建筑，并包括上述建筑类型的特征；所述智能方案生成子系统根据古建筑类型调取数据库中建筑类型的具体特征，根据不同类型的古建筑设定2-3个不同的摄影方案，并且对数据库中的原有智能方案进行调取，调取数量为1-2个，所述飞行轨迹生成子系统根据智能方案生成子系统生成的摄影方案制定飞行轨迹，根据古建筑不同位置的结构特征来调节无人机飞行速度和轨迹，在结构较为复杂的部位减低飞行速度、调节聚焦时间、减低拍照间隔，结构较为简单的部位加快飞行速度；所述模拟飞行系统根据飞行轨迹生成子系统所指定的飞行轨迹进行模拟，并且将模拟数据传输至bim系统中，bim系统对无人机传输的数据进行通过视频输出飞行模型，由管理人员进行确认，确认后无人机进行执行。

作为本发明的一种优选实施方式，所述评估筛选子系统在智能方案生成子系统制定方案后对其方案进行评估挑选，评估挑选完成后传输至飞行轨迹生成子系统，在管理人员确认后将该飞行轨迹后将智能方案和飞行轨迹记入数据库中，以便下次使用的时候进行调取。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无人机包括红外载荷单元、机载图传单元和pos单元，所述红外载荷单元用于对地物进行成像，并将图像发送至所述机载图传单元，所述红外载荷单元包括距离传感器、红外传感器和摄像组件，所述摄像组件包括四组环形分布的摄像头，从多角度对古建筑进行拍摄，所述pos单元用于测量该建筑的位置和姿态信息，所述机载图传单元，用于接收所述红外载荷单元发送的图像，并将接收的图像以及所述pos单元测量的位置和姿态信息发送至bim系统进行仿真输出。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无人机选用旋翼无人机，且每次倾斜摄影使用1-2台无人机，使用1台无人机时，运行轨迹从下至上或从上至下对古建筑进行环绕拍摄，使用2台无人机时，2台无人机的运行轨迹分别是从下至上和从上至下，其分别环绕拍摄2-3次。

作为本发明的一种优选实施方式，所述态势感知子系统在无人机飞行的过程中，对飞行空间中的空气进行检测，检测空气中的温度、杂质以及风向和风力，所述无人机控制系统根据态势感知子系统所检测到的数据来对无人机飞行进行调整，无人机拍摄时发生抖动导致拍摄质量变差时，对该目标点进行标记，在下次环绕至此处时增加停留时间。

作为本发明的一种优选实施方式，所述bim系统根据无人机拍摄的图像和pos单元的位置和姿态信息，建立三维模型，并且将重复拍摄的部位进行重叠，通过显示屏进行输出，输出后管理者对其查看并且对该次拍摄进行评分。

作为本发明的一种优选实施方式，所述专家ai系统根据用户反馈评分来进行智能学习，评分较高时对该次摄影方案、飞行轨迹及飞行控制记录，并与向对应的古建筑类型进行匹配，在下次对同类型建筑进行摄影时直接对其进行调取，增加倾斜摄影的质量，减少操作时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)该无人机倾斜摄影飞行系统，可根据不同类型的古建筑进行飞行调整，针对该种建筑的特征进行针对性扫描，从而提高扫描的效率，在多次扫描以后进行建模，建模的质量较高。

(2)该无人机倾斜摄影飞行系统，具有学习功能，在对该种建筑进行摄影后，对无人机的拍摄方案和飞行方案进行存储，便于下次遇见该种建筑使用，增加无人机倾斜摄影的智能化水平。

附图说明

图1为本发明所述适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统的结构图；

图2为本发明所述无人机倾斜摄影的运行轨迹图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种适用于古建筑的无人机倾斜摄影飞行系统，包括：无人机和飞行系统，飞行系统包括中央处理器、无人机控制系统、专家ai系统、态势感知子系统、评估筛选子系统、智能方案生成子系统、飞行轨迹生成子系统、模拟飞行系统、数据库和bim系统，数据库包括古建筑类型、古建筑年代、智能方案、飞行轨迹，古建筑类型包括中国古建筑的十大分类，其分别为宫廷府第建筑、防御守卫建筑、纪念性和点缀性建筑、陵墓建筑、园囿建筑、祭祀性建筑、桥梁及水利建筑、民居建筑、宗教建筑和娱乐性建筑，将多种古建筑的具体特征存储于数据库中，特征分为结构简单易摄影型和结构复杂难摄影型，通过对不同建筑的结构复杂部位进行多次拍摄来达到精准建模的效果，对不同建筑起到针对性作用，并包括上述建筑类型的特征；智能方案生成子系统根据古建筑类型调取数据库中建筑类型的具体特征，根据不同类型的古建筑设定2-3个不同的摄影方案，并且对数据库中的原有智能方案进行调取，调取数量为1-2个，飞行轨迹生成子系统根据智能方案生成子系统生成的摄影方案制定飞行轨迹，根据古建筑不同位置的结构特征来调节无人机飞行速度和轨迹，在结构较为复杂的部位减低飞行速度、调节聚焦时间、减低拍照间隔，结构较为简单的部位加快飞行速度，系统根据不同的古建筑类型对应生成多个摄影方案，根据摄影方案来生成飞行轨迹，将飞行轨迹传输至bim系统中；模拟飞行系统根据飞行轨迹生成子系统所指定的飞行轨迹进行模拟，并且将模拟数据传输至bim系统中，bim系统对无人机传输的数据进行通过视频输出飞行模型，由管理人员进行确认，确认后无人机进行执行，通过系统来对多个方案进行挑选，挑选后由bim系统进行模拟飞行，使用者查看模拟飞行，确认无误后启动无人机进行飞行摄影。

进一步改进地，如图1所示：评估筛选子系统在智能方案生成子系统制定方案后对其方案进行评估挑选，评估挑选完成后传输至飞行轨迹生成子系统，在管理人员确认后将该飞行轨迹后将智能方案和飞行轨迹记入数据库中，以便下次使用的时候进行调取，在生成多个摄影方案后，通过评估筛选子系统来对多个方案进行筛选，选出最优方案来进行实行。

进一步改进地，如图1所示：无人机包括红外载荷单元、机载图传单元和pos单元，红外载荷单元用于对地物进行成像，并将图像发送至机载图传单元，红外载荷单元包括距离传感器、红外传感器和摄像组件，摄像组件包括四组环形分布的摄像头，从多角度对古建筑进行拍摄，pos单元用于测量该建筑的位置和姿态信息，机载图传单元，用于接收红外载荷单元发送的图像，并将接收的图像以及pos单元测量的位置和姿态信息发送至bim系统进行仿真输出，无人机对古建筑进行倾斜摄影，并且将数据传输到bim系统中。

进一步改进地，如图2所示：无人机选用旋翼无人机，且每次倾斜摄影使用1-2台无人机，使用1台无人机时，运行轨迹从下至上或从上至下对古建筑进行环绕拍摄，使用2台无人机时，2台无人机的运行轨迹分别是从下至上和从上至下，其分别环绕拍摄2-3次，环绕拍摄的速度较快，在环绕拍摄时会产生重复边界，在建模时将重复边界重叠，能够提高拍摄和建模的准确度。

进一步改进地，如图1所示：态势感知子系统在无人机飞行的过程中，对飞行空间中的空气进行检测，检测空气中的温度、杂质以及风向和风力，无人机控制系统根据态势感知子系统所检测到的数据来对无人机飞行进行调整，无人机拍摄时发生抖动导致拍摄质量变差时，对该目标点进行标记，在下次环绕至此处时增加停留时间，可以避免空气状态对无人机拍摄造成的影响，减少建模时某部位产生模糊现象。

进一步改进地，如图1所示：bim系统根据无人机拍摄的图像和pos单元的位置和姿态信息，建立三维模型，并且将重复拍摄的部位进行重叠，通过显示屏进行输出，输出后管理者对其查看并且对该次拍摄进行评分，多次重叠建模，能够提高建模的准确性。

具体地，专家ai系统根据用户反馈评分来进行智能学习，评分较高时对该次摄影方案、飞行轨迹及飞行控制记录，并与向对应的古建筑类型进行匹配，在下次对同类型建筑进行摄影时直接对其进行调取，增加倾斜摄影的质量，减少操作时间，具有学习功能，能够增加。

本发明在使用时，通过无人机来对古建筑扫描确定古建筑类型，或者由使用者来输入古建筑的一些信息来确定建筑类型，与系统中的类型进行匹配，匹配完成后由智能方案生成子系统来进行方案生成，生成2-3个方案，然后对方案进行评估筛选，选出最优方案，并且生成飞行轨迹，将方案数据传输至bim系统中，由bim系统对其进行飞行模拟，通过显示屏输出，使用者查看无误后启动无人机进行倾斜摄影，无人机可以选用1个或者2个，使用1台无人机时，运行轨迹从下至上或从上至下对古建筑进行环绕拍摄，使用2台无人机时，2台无人机的运行轨迹分别是从下至上和从上至下，其分别环绕拍摄2-3次，数据传输至bim进行建模，在无人机飞行中如因风力造成拍摄模糊时，对模糊部位进行标记，下次环绕拍摄时重点对其进行拍摄，减少影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。