CN110298852A - 基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及野外地质调查技术领域，公开了一种基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，用以更加高效对地质界线进行划分、提取。本发明通过对调查区域进行无人机低空拍摄形成调查区的正射影像和三维实景模型，选取不同岩土体的色谱RGB阈值标准和模糊度，进行图像分割，从而形成不同色谱范围代表的岩土体色块范围的边界线作为地质界线初步成果，最后，根据正射影像和三维实景模型的图像和色彩信息人工进行干预，进行删减、合并和调整校正，形成最终的地质界线成果。本发明适用于野外地质界线提取。
Description
技术领域
本发明涉及野外地质调查技术领域，特别涉及基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法。
背景技术
地质界线是不同地质体和地质现象之间的界线，划分和确定地质界线是地质填图或有关地质工作的重要内容之一。通过地质图上所填绘的地质界线，可以反映出一个地区的地质构造轮廓。
目前，传统的地质界线划分确定方法主要是基于人工实地调查、现场地质分析判断、地质点调查测绘和界线空间位置测量等工作。传统方法存在以下几点缺陷：
(1)传统地质界线划分确定方法需要人员到达现场进行大量实地工作，无论是实地地质调查、现场地质分析研判、大量地质点测绘还是界线位置测量都需要在现场完成，需要投入大量的人力物力，地质人员工作强度大；
(2)对于受地形、交通条件限制的高陡部位、隐蔽部位的地质现象，依靠人力难以到达或无法到达进行抵近调查获取地质信息及界线分析；
(3)传统工作方法对于地质界线的空间位置信息的判断主要是结合平面地形图和现场实际场地场景进行综合分析和判断，平面地形图直观性差，与现场实地三维场景之间地质人员进行分析判断时需要在二维图件和三维场景之间进行转换，不便于地质人员进行分析和判断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，用以更加高效对地质界线进行划分、提取。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，包括如下步骤：
步骤1：利用无人机按照规划航线进行航测，获取包含有GPS定位信息的航片；
步骤2：利用获取的航片生成调查区的正射影像和三维实景模型；
步骤3：收集现场地质资料并结合三维实景模型及正射影像成果进行宏观地质分析，确定调查区整体的岩土体分类特征和类别数量；对不同类别选取多处代表部位并提取其色谱的RGB值，并统计其平均值和方差，根据统计成果并结合调查区全部类别的RGB特征选取代表不同类别岩土体的RGB阈值和容差；
步骤4：将正射影像导入图像分割软件，根据选定的RGB阈值和容差，对正射影像进行分割，并形成分割后各区域的边界线，将生成的边界线作为初步地质界线成果文件进行保存。
进一步的，为了输出更准确的成果文件，本发明还包括：
步骤5：将初步形成的地质界线成果文件导入后期处理软件，利用三维实景模型，根据模型的影像成果对初步形成的地质界线成果文件进行人工删减、合并和调整，同时借助三维实景模型的缩放、旋转等功能从不同尺度和不同角度下进行校正复核，将校正后的成果作为地质界线的最终成果输出。
进一步的，为了得到更加准确的航片，步骤1获取的航片需满足航向、带间重叠率以及分辨率要求。
进一步的，为了获得更准确的统计不同类别的平均值和方差，步骤3在统计不同类别的平均值和方差时，选取至少10处代表部位并提取其色谱的RGB值。
本发明的有益效果是：本发明依靠外业无人机拍摄和室内图像分割处理分析，自动化程度高，快速高效，节约人力，减轻地质人员的外业工作强度，同时，将自动形成的地质界线成果在三维模型中进行少量人工干预校正处理，这些少量的人工干预工作可以将三维地表实景模型作为工作平台，三维可视化场景符合野外实际场景，符合地质人员分析思维，避免在二维地形图中进行操作。该技术尤其对对人力难于到达的高陡危险部位具有明显优势，可以避免现场作业对地质人员造成的安全隐患，而且无论是三维实景模型还是正射影像均为数字化矢量成果，赋有三维坐标信息，仅仅借助少量地面像控点的坐标即可获取调查区各部位的坐标，从而可以大大减轻现场测量工作量。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
本发明将无人机技术、图像分割技术与工程地质学科进行融合，提供一种基于无人机影像色谱图像分割的地质界线自动提取方法。如图1所示，该方法通过对调查区域进行无人机低空拍摄形成调查区的正射影像和三维实景模型，选取不同岩土体的色谱RGB阈值标准和模糊度，进行图像分割，从而形成不同色谱范围代表的岩土体色块范围的边界线作为地质界线初步成果，最后，根据正射影像和三维实景模型的图像和色彩信息人工进行干预，进行删减、合并和调整校正，形成最终的地质界线成果。该技术主要是依靠外业无人机拍摄和室内图像分割处理分析，自动化程度高，快速高效，节约人力，减轻地质人员的外业工作强度，同时，将自动形成的地质界线成果在三维模型中进行少量人工干预校正处理，这些少量的人工干预工作可以将三维地表实景模型作为工作平台，三维可视化场景符合野外实际场景，符合地质人员分析思维，避免在二维地形图中进行操作。该技术尤其对对人力难于到达的高陡危险部位具有明显优势，可以避免现场作业对地质人员造成的安全隐患，而且无论是三维实景模型还是正射影像均为数字化矢量成果，赋有三维坐标信息，仅仅借助少量地面像控点的坐标即可获取调查区各部位的坐标，从而可以大大减轻现场测量工作量。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例提供了一种基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，工作方法步骤如下：
(1)工作区航测获取航片
利用无人机按照规划航线进行航测，获取航向满足要求、带间重叠率满足要求、分辨率满足要求且包含有GPS定位信息的航片。
(2)利用航片生成正射影像三维实景模型
基于大量合格的航片并结合地面控制点，利用如Photoscan等后期处理软件，经过控制点刺点、照片对齐、空三计算、点云生产、坐标转换等工序生成调查区在工程坐标系下的三维实景模型和正射影像图，并将正射影像以.Jpg格式进行保存。
(3)选取不同岩土体色谱的代表性RGB阈值
收集现场地质资料并结合三维实景模型及正射影像成果进行宏观地质分析，明确调查区整体的岩土体分类特征和类别数量。由于，不同类别的岩土体在色彩上都有一定的差异，因此对不同类别选取不少于10处代表部位并提取其色谱的RGB值，并统计其平均值和方差，根据统计成果并结合调查区全部类别的RGB特征选取代表不同类别岩土体的合理阈值和容差。
(4)进行图像分割
将正射影像导入图像分割软件，根据选定的RGB阈值和容差，对正射影像进行分割，并形成分割后各区域的边界线，将生成的边界线作为初步地质界线成果文件进行保存。
(5)人工干预调整
将初步形成的地质界线成果文件导入如Photoscan等无人机后期处理软件，利用三维实景模型，根据模型的影像成果进行人工删减、合并和调整，同时借助三维实景模型的缩放、旋转等功能从不同尺度和不同角度下进行校正复核，将校正后的成果输出到如AutoCAD等通用绘图软件中作为地质界线的最终成果。
Claims (4)
1.基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：利用无人机按照规划航线进行航测，获取包含有GPS定位信息的航片；
步骤2：利用获取的航片生成调查区的正射影像和三维实景模型；
步骤3：收集现场地质资料并结合三维实景模型及正射影像成果进行宏观地质分析，确定调查区整体的岩土体分类特征和类别数量；对不同类别选取多处代表部位并提取其色谱的RGB值，并统计其平均值和方差，根据统计成果并结合调查区全部类别的RGB特征选取代表不同类别岩土体的RGB阈值和容差；
步骤4：将正射影像导入图像分割软件，根据选定的RGB阈值和容差，对正射影像进行分割，并形成分割后各区域的边界线，将生成的边界线作为初步地质界线成果文件进行保存。
2.如权利要求1所述的基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，其特征在于，还包括：
步骤5：将初步形成的地质界线成果文件导入后期处理软件，利用三维实景模型，根据模型的影像成果对初步形成的地质界线成果文件进行人工删减、合并和调整，同时借助三维实景模型的缩放、旋转功能从不同尺度和不同角度下进行校正复核，将校正后的成果作为地质界线的最终成果输出。
3.如权利要求1或2所述的基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，其特征在于，步骤1获取的航片需满足航向、带间重叠率以及分辨率要求。
4.如权利要求1或2所述的基于无人机影像色谱的地质界线自动提取方法，其特征在于，步骤3统计不同类别的平均值和方差时，选取至少10处代表部位并提取其色谱的RGB值。
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