CN108088421A - 一种无人机航测控制点自动识别的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机航测控制点自动识别的方法和系统，方法包括：制作便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；将地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系记录到记录表中；影像处理平台识别到每张航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；影像处理平台查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。优点为：结构简单，现场操作性较强，操作便捷，二维码控制点装置可重复利用，在航测像片处理中易于自动识别到地面控制点坐标，简化了航测作业处理过程，从而提高航测像片处理效率，具有较强的适用性。

Description

一种无人机航测控制点自动识别的方法和系统

技术领域

本发明属于航空摄影测量技术领域，具体涉及一种无人机航测控制点自动识别的方法和系统。

背景技术

航测，也叫摄影测量与遥感，属于测绘科学中的遥感科学。遥感科学与技术是在空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，它利用非接触传感器来获取有关目标的时空信息。不仅着眼于解决传统目标的几何定位，更为重要的是对利用外层空间传感器获取的影像和非影像信息进行语义和非语义解译，提取客观世界中各种目标对象的几何与物理特征信息，从而为人们认识自然和改造自然提供科学的技术和方法。它主要通过在飞行器上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。

近年来，地质灾害频发，传统的航拍技术已经不限于应用在地形航测中，更在地震、地灾后的探查以及滑坡等灾害体体积的估算等方面应用广泛，例如，地震后灾害现场可通过无人机飞行器进行初步探查，获取现场第一手的资料；滑坡后对于滑坡量的估算，例如深圳光明滑坡、福建三明滑坡等。传统的测量方法繁琐复杂，由于无人机的发展，使滑坡量估算有了很大的进步，但是滑坡现场进行无人机航测时，由于控制点的设置不便、繁琐，其仍有很大的不便性，因此迫切需要一种更为简便、精确地控制点设置识别方法解决其不便性。

航测作业涉及到像片控制点联测技术，一般是航测前在地面上布设多个地面控制点，地面控制点一般选在现状地物的交点和地物拐角上，或者通过白灰等进行标识，也可选用像片上明显的地物点，如道路交叉点等，然后用普通测量方法测定其平面坐标和高程，并在后期对像片进行处理时，对其进行判读处理。现阶段，地面控制点对于像片中地面控制点的处理仍处于人工判读阶段，具体的，地面控制点的识别是靠人工在航片上刺点的方法实现，耗时较大，效率较低，同时在像片处理时，地面控制点的拾取有一定误差，成为了制约航测后期处理速度的主要因素之一。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种无人机航测控制点自动识别的方法和系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种无人机航测控制点自动识别的方法，包括以下步骤：

步骤1，制作便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；所述二维码识别码图具有精确定点符号；

步骤2，在航测范围内合理布设地面控制点；

步骤3，将每个所述二维码控制点装置放置于对应的地面控制点位置，并使所述二维码控制点装置的精确定点符号精确位于地面控制点位置，测量得到每个地面控制点的地面控制点坐标信息；

步骤4，将地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系记录到记录表中；

步骤5，航测飞行器进行航测，得到航测范围内多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；

步骤6，将所述记录表和所述航测范围内多张航测像片导入到影像处理平台；

所述影像处理平台识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；所述影像处理平台查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。

优选的，所述精确定点符号为加号，加号的十字交叉点精确位于地面控制点位置。

优选的，所述地面控制点坐标信息包括地面控制点的经度信息、纬度信息和高程信息。

本发明还提供一种无人机航测控制点自动识别的系统，包括二维码控制点装置、记录表存储模块和影像处理平台；

所述二维码控制点装置为一种便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；所述二维码识别码图具有精确定点符号；

所述记录表存储模块，用于存储地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系；

所述影像处理平台包括：

导入模块，用于导入所述记录表存储模块存储的记录表；还用于导入航测飞行器在航测范围内拍摄到的多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；

识别模块，用于识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；

查询模块，用于查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。

本发明提供的无人机航测控制点自动识别的方法和系统具有以下优点：

本发明提供的无人机航测控制点自动识别的方法和系统，结构简单，现场操作性较强，操作便捷，二维码控制点装置可重复利用，在航测像片处理中易于自动识别到地面控制点坐标，简化了航测作业处理过程，从而提高航测像片处理效率，具有较强的适用性。

附图说明

图1为本发明提供的飞行器航空摄影与测量的过程示意图；

图2为本发明提供的飞行器航测像片的示意图；

图3为本发明提供的飞行器航测中二维码控制点装置转化为记录表的过程示意图；

图4为本发明提供的便捷式二维码控制点装置的示意图；

图5为本发明提供的无人机航测控制点自动识别的过程示意图；

其中：1-航测飞行器；2-飞行器航测像片；3-便捷式可重复利用的二维码控制点装置。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有航测作业涉及地面控制点联测技术，具体过程为：在飞行器航空摄影测量前，在航测范围内布设数个地面控制点，并测定其坐标数据，后期作业处理过程中，将地面控制点的坐标数据导入软件，并手动连接含有相同控制点的像片，对模型数据进行优化处理。同时为计算一个控制点/手动连接点的三维位置，需要至少在两张像片上进行标记，在一个项目中至少需要添加三个控制点。具有航测控制点布设繁琐，航测控制点识别困难等问题。

基于此，为提高航测数据处理效率，本发明提供一种无人机航测控制点自动识别的方法，可以大大简化控制点的处理流程，广泛应用于交通工程建设、滑坡地质灾害调查等。

本发明主要构思为：在航测前，将控制点编号二维码化，得到二维码控制点装置；在实际航测时，将二维码控制点装置作为控制点放置于对应的地面控制点位置，同时利用RTK、全站仪等仪器获取该点准确的坐标信息，并通过记录表记录地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系；航测结束后，将每个航测像片上的二维码控制点装置进行识别，并结合记录表可自动识别到控制点坐标信息。

参考图1-图5，无人机航测控制点自动识别的方法，包括以下步骤：

步骤1，制作便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；也就是说，本发明将装置编号二维码化；所述二维码识别码图具有精确定点符号；在附图中，精确定点符号为加号，加号的十字交叉点精确位于地面控制点位置。通过设置精确定点符号，能够提高控制点定位精度，最终提高航测数据处理精度。实际应用中，优选将二维码识别码图的颜色设计为红色，优点为：第一，使二维码识别码图的颜色和周围环境背景区域的颜色显著区分开，可加快后续图像处理时对二维码图的识别速度和识别准确率；第二，更为美观。

装置编号具体可采用编号1-1、1-2……或编号A、B、C……等类型，只要是唯一编号即可，本发明对此并不限制。

步骤2，在航测范围内合理布设地面控制点；

步骤3，将每个所述二维码控制点装置放置于对应的地面控制点位置，并使所述二维码控制点装置的精确定点符号精确位于地面控制点位置，测量得到每个地面控制点的地面控制点坐标信息；地面控制点坐标信息包括地面控制点的经度信息、纬度信息和高程信息。

步骤4，将地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系记录到记录表中；

需要强调的是，本发明所设计的二维码控制点装置，之所以在二维码识别码图下方标识装置编号，见图4，原因为：在步骤3和步骤4的进行过程中，作业人员野外作业，需要将二维码控制点装置放置于对应的地面控制点位置，并需要记录地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的对应关系。因此，如果二维码控制点装置只具有二维码码图，而不具有装置编号，则作业人员无法准确快速记录地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的对应关系。而由于装置编号直接标识在二维码控制点装置上面，因此，操作人员只需要肉眼观察，即可快速记录下地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的对应关系，例如，对于编号为1-1的二维码控制点装置，当将其放置于地面控制点A时，只需要记录编号1-1和地面控制点A坐标的映射关系即可，方便作业人员野外作业。

由于二维码控制点装置具有一定的面积，因此，为提高作业精确度，本发明巧妙的在二维码控制点装置上面布置了精确定点符号，例如，为加号，加号的十字交叉点即为一个定位点，设置精确定点符号的优点包括两点：第一，作业人员在放置二维码控制点装置时，可方便的使定位点与地面控制点严格对齐。第二，在后续航测像片识别处理时，识别处理软件识别到二维码识别码图对应的地面控制点坐标信息，而识别到的地面控制点坐标信息即为二维码控制点装置上定位点的坐标信息，提高了识别的精度。可见，本发明中，由于定位点和地面控制点这两个点之间的点对应关系，可有效提高航测像片处理精度。

步骤5，航测飞行器进行航测，得到航测范围内多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；参考图2，即为航测像片的示意图。

步骤6，将所述记录表和所述航测范围内多张航测像片导入到影像处理平台；

所述影像处理平台识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；所述影像处理平台查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。

本发明还提供一种无人机航测控制点自动识别的系统，包括二维码控制点装置、记录表存储模块和影像处理平台；

所述二维码控制点装置为一种便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；所述二维码识别码图具有精确定点符号；

所述记录表存储模块，用于存储地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系；

所述影像处理平台包括：

导入模块，用于导入所述记录表存储模块存储的记录表；还用于导入航测飞行器在航测范围内拍摄到的多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；

识别模块，用于识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；

查询模块，用于查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。

本发明提供的无人机航测控制点自动识别的方法和系统具有以下优点：

本发明提供的无人机航测控制点自动识别的方法和系统，结构简单，现场操作性较强，操作便捷，二维码控制点装置可重复利用，在航测像片处理中易于自动识别到地面控制点坐标，简化了航测作业处理过程，从而提高航测像片处理效率，具有较强的适用性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无人机航测控制点自动识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制作便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；所述二维码识别码图具有精确定点符号；

步骤2，在航测范围内合理布设地面控制点；

步骤3，将每个所述二维码控制点装置放置于对应的地面控制点位置，并使所述二维码控制点装置的精确定点符号精确位于地面控制点位置，测量得到每个地面控制点的地面控制点坐标信息；

步骤4，将地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系记录到记录表中；

步骤5，航测飞行器进行航测，得到航测范围内多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；

步骤6，将所述记录表和所述航测范围内多张航测像片导入到影像处理平台；

所述影像处理平台识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；所述影像处理平台查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。

2.根据权利要求1所述的无人机航测控制点自动识别的方法，其特征在于，所述精确定点符号为加号，加号的十字交叉点精确位于地面控制点位置。

3.根据权利要求1所述的无人机航测控制点自动识别的方法，其特征在于，所述地面控制点坐标信息包括地面控制点的经度信息、纬度信息和高程信息。

4.一种无人机航测控制点自动识别的系统，其特征在于，包括二维码控制点装置、记录表存储模块和影像处理平台；

所述二维码控制点装置为一种便携式、可重复利用式的二维码控制点装置；每个所述二维码控制点装置包括唯一的二维码识别码图和装置编号；其中，所述二维码识别码图的识别信息即为所述装置编号；所述二维码识别码图具有精确定点符号；

所述记录表存储模块，用于存储地面控制点坐标信息与二维码控制点装置的装置编号的映射关系；

所述影像处理平台包括：

导入模块，用于导入所述记录表存储模块存储的记录表；还用于导入航测飞行器在航测范围内拍摄到的多张航测像片；每张所述航测像片中具有所述二维码控制点装置的图像；

识别模块，用于识别到每张所述航测像片中的二维码控制点装置的图像；再识别所述二维码控制点装置的图像中的二维码识别码图，得到装置编号；

查询模块，用于查询所述记录表，得到与识别到的装置编号对应的地面控制点坐标信息，由此完成无人机航测控制点自动识别过程。