无人机实景三维数据处理及精度评估

发布时间：2020-05-17 02:31

【摘要】：近年来,由于无人机低空倾斜摄影技术的诞生,使得传统测绘的作业手段发生变化,以无人机为航测平台的倾斜摄影成为了当下探讨的热点。无人机倾斜摄影技术通过多角度、大范围、高精度和高清晰的方式来全面感知复杂的场景,并且能够快速、有效地获取目标物体的多方向纹理。通过利用GPU并行处理技术,方便快捷的构建三维模型,并且与人工建模比较,该技术可以获取全面准确的数据,且有高效率、低成本、所获取的影像真实等特征。目前在三维建模方面主要研究的是在整个建模过程中如何提高成果精度,但是对于时间复杂度的优化以及三维建模成果精度的影响因素研究较少,因此针对这些问题,本文在保证成果精度的前提下就如何优化时间复杂度以及对成果精度的影响因素进行了研究分析。本文以昆明理工大学呈贡校区以及抚仙湖流域北部片区为研究对象,分别从无人机倾斜摄影测量中影像的获取、影像的处理方式和实景三维模型的构建中分析倾斜摄影测量技术的作业过程和优势,并对从不同角度对研究区域实景三维模型的精度的进行评估,为实际应用奠定了理论和实践基础。主要研究内容包括:1.通过对外业数据获取所涉及的非量测型数码相机的检校、航线的布设和像控点的布设等内容的研究,明确了数据获取时应遵循的原则和注意事项。2.系统阐述了倾斜影像数据处理和三维建模等关键技术。采用Python语言,通过PhotoScan软件中采用的增量式SfM算法,结合由下视影像空三结果解求四个倾斜影像外方位元素初值的方法,来优化空三时间复杂度。研究表明该方法可以大大缩短空三处理时间,并且该方法所能允许的数据处理量更大,适用场景更多更复杂,处理自动化程度更高。3.借助于Bentley ContextCapture软件进行实景三维建模。对不同航摄高度的两个研究区域的三维模型、成图结果的精度进行了分析,实验表明两个研究区域的精度都能达到规定的精度要求,并且航摄高度的大小对于数字成果的精度有一定的影响。
【图文】：

方式与传统垂直摄影方式所不＿，倾斜摄影是同时从垂直、倾斜等不同角度采逡逑集地物图像，，＿时经由惯性导航系统来获得高精度的位置和姿态信息，从而获得逡逑地面物体更加完整准确的信息，见图２－１。逡逑图２－１倾斜摄影系统组成和成像方式逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ａｎｄ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｍｅｔｈｏｄｓ逡逑倾斜影像相对于传统的垂直影像有三大特点＞邋分别是相片倾斜角大，相片尺逡逑度不均一以及遮挡问题严重《逡逑倾斜影像是指与相机主光轴多存在有■一定的倾斜角时多拍摄的图像，图像的逡逑倾斜角指光轴与世界坐标系的Ｚ轴之间的夹角按照倾角的不同将图像分为三逡逑类５垂直影像的倾斜角ｔ＜５°，轻度倾斜影像的倾斜角５°邋Ｃｔ＜３（Ｔ，高度倾斜影逡逑像的倾斜角ｔ＞３０°，如图２－２所示。在实际作业过程中，倾斜角的选择需要保证逡逑地平线不在视场之内。这主要是因为地平会破坏光照条件的平衡，且地平线在逡逑实际应用中并没有作用。逡逑ｓｏ逦，逡逑ｉＷ逡逑ｓ’ｏ逡逑图２－２相片倾斜角不意图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｐｈｏｔｏ邋Ａｎｇｌｅ邋Ｄｉａｇｒａｍ逡逑５逡逑

方式与传统垂直摄影方式所不＿，倾斜摄影是同时从垂直、倾斜等不同角度采逡逑集地物图像，＿时经由惯性导航系统来获得高精度的位置和姿态信息，从而获得逡逑地面物体更加完整准确的信息，见图２－１。逡逑图２－１倾斜摄影系统组成和成像方式逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ａｎｄ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｍｅｔｈｏｄｓ逡逑倾斜影像相对于传统的垂直影像有三大特点＞邋分别是相片倾斜角大，相片尺逡逑度不均一以及遮挡问题严重《逡逑倾斜影像是指与相机主光轴多存在有■一定的倾斜角时多拍摄的图像，图像的逡逑倾斜角指光轴与世界坐标系的Ｚ轴之间的夹角按照倾角的不同将图像分为三逡逑类５垂直影像的倾斜角ｔ＜５°，轻度倾斜影像的倾斜角５°邋Ｃｔ＜３（Ｔ，高度倾斜影逡逑像的倾斜角ｔ＞３０°，如图２－２所示。在实际作业过程中，倾斜角的选择需要保证逡逑地平线不在视场之内。这主要是因为地平会破坏光照条件的平衡，且地平线在逡逑实际应用中并没有作用。逡逑ｓｏ逦，逡逑ｉＷ逡逑ｓ’ｏ逡逑图２－２相片倾斜角不意图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｐｈｏｔｏ邋Ａｎｇｌｅ邋Ｄｉａｇｒａｍ逡逑５逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P231

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴军;姚泽鑫;程门门;;融合SIFT与SGM的倾斜航空影像密集匹配[J];遥感学报;2015年03期

2 胡同喜;牛雪峰;谭洋;陈新鹏;;基于SURF算法的无人机遥感影像拼接技术[J];测绘通报;2015年01期

3 陶于金;李沛峰;;无人机系统发展与关键技术综述[J];航空制造技术;2014年20期

4 李安福;曾政祥;吴晓明;;浅析国内倾斜摄影技术的发展[J];测绘与空间地理信息;2014年09期

5 牛鹏涛;;基于倾斜摄影测量技术的城市三维建模方法研究[J];价值工程;2014年26期

6 范冲;王学;;三维城市建筑物的纹理映射综述[J];测绘与空间地理信息;2014年07期

7 文国仓;江世会;;浅析不同地形下的无人机航线设计[J];测绘;2014年03期

8 李yN峰;宫晋平;杨新海;李军;叶泽田;;机载倾斜摄影数据在三维建模及单斜片测量中的应用[J];遥感信息;2013年03期

9 娄博;耿则勋;魏小峰;王洛飞;李伊杰;;基于Pictometry倾斜影像的三维城市模型纹理映射[J];测绘工程;2013年01期

10 李劲澎;龚志辉;张婷;;无人机影像SIFT特征匹配的集群并行处理方法[J];测绘科学技术学报;2012年06期

相关硕士学位论文 前7条

1 魏祖帅;倾斜摄影空中三角测量若干关键技术研究[D];河南理工大学;2015年

2 钱朔;真实感三维模型的纹理映射技术研究与实现[D];东华大学;2014年

3 汪松;基于SIFT算法的图像匹配方法研究[D];西安电子科技大学;2013年

4 郑刚;基于特征的图像匹配算法研究[D];国防科学技术大学;2011年

5 何敏;基于多像灭点的非量测型相机检校方法的研究[D];西安科技大学;2011年

6 赵彬;面向真实感三维建模的纹理贴图技术研究[D];北京大学;2008年

7 饶俊飞;基于灰度的图像匹配方法研究[D];武汉理工大学;2005年

本文编号：2667779