CN110703805A - 立体物体测绘航线规划方法、装置、设备、无人机及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种立体物体的测绘航线规划方法、装置、遥控设备、测绘无人机及存储介质。所述方法包括：根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。本发明实施例可以降低立体测绘的成本，提高立体测绘的效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及航线规划领域，尤其涉及一种立体物体的测绘航线规划方法、装置、遥控设备、测绘无人机及存储介质。
背景技术
随着科技的发展，航空拍摄技术广泛应用在各行各业中。例如，航空拍摄技术可以应用在工程测绘中，可以帮助工作人员获取可靠清晰的数据来源，成为未来空间测绘工作中必不可少的技术。
目前，航空拍摄测量不仅仅局限于对平面区域的测绘，更多的是，对空间物体进行测绘，最终构建空间物体的三维模型。具体的，获取覆盖空间物体外表的多张照片，照片叠加的覆盖范围大于等于空间物体外表。此外，为了实现三维重建，每张照片与至少一张照片之间存在重叠区域。
现有技术中，获取用于进行三维重建的照片的方式主要是采用多镜头倾斜摄影技术或者将云台设置为多个角度并进行多次飞行拍摄的方式。前者存在硬件价格高昂重量大的问题，后者存在航线规划不合理的问题，上述两种方式普遍效率不高。
发明内容
本发明实施例提供一种立体物体的测绘航线规划方法、装置、遥控设备、测绘无人机及存储介质，可以降低立体测绘的成本，提高立体测绘的效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种立体物体的测绘航线规划方法，包括：
根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；
生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；
将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
第二方面，本发明实施例还提供了一种立体物体的测绘航线规划装置，包括：
近似拍摄模型确定模块，用于根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；
平面测绘航线生成模块，用于生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；
实际测绘航线生成模块，用于将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
第三方面，本发明实施例还提供了一种遥控设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-11中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法，所述遥控设备用于向测绘无人机发送所述实际测绘航线，以使所述测绘无人机沿着所述实际测绘航线进行测绘。
第四方面，本发明实施例还提供了一种测绘无人机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-11中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法，所述测绘无人机用于沿着所述实际测绘航线进行测绘。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法。
本发明实施例通过将立体物体投影在地平面的平面信息，以及立体物体在空间中的高度信息，确定立体物体的近似拍摄模型，并将近似拍摄模型展开成平面展开图，基于平面展开图生成平面测绘航线，并根据平面展开图投影在地理坐标系中地理坐标信息，将平面测绘航线上平面航线点映射在地理坐标系中，确定立体物体对应的实际测绘航线，以实现对立体物体的三维测绘，解决了现有技术中多镜头倾斜摄影技术进行三维测绘成本高或者采用多次飞行拍摄导致航线规划复杂和测绘效率低的问题，降低三维测绘的成本，提高三维测绘的效率。
附图说明
图1a是本发明实施例中的一种立体物体的测绘航线规划方法的流程图；
图1b是本发明实施例中的一种模型投影在地平面的示意图；
图2a是本发明实施例中的一种立体物体的测绘航线规划方法的流程图；
图2b是本发明实施例中的一种平面测绘航线的示意图；
图3是本发明实施例中的一种立体物体的测绘航线规划装置的结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例
图1a为本发明实施例中的一种立体物体的测绘航线规划方法的流程图，本实施例可应用于对立体物体进行三维测绘的情况。该方法可以由本发明实施例提供的立体物体的测绘航线规划装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成计算机设备中，例如终端设备(如移动终端)或服务器等。如图1a所示，本实施例的方法具体包括：
S110，根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型。
立体物体可以是指具有一定体积的物体。对立体物体进行测绘，对立体物体的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集并绘制成图。
平面信息用于描述立体物体投影在一个平面上的信息，例如，立体物体投影在地平面的平面信息。高度信息用于描述立体物体的高度，例如，立体物体的最高点的高度值，也即立体物体上与地平面之间的高度差最大的点的高度值。
近似拍摄模型用于描述对立体物体进行拍摄的空间位置。具体的，近似拍摄模型可以是根据立体物体的空间形态拟合形成的空间拍摄位置的集合。
根据平面信息以及高度信息，确定近似拍摄模型可以是，根据平面信息和高度信息，生成立体物体匹配的柱状体，并将柱状体向外延伸设定距离，形成近似拍摄模型。其中，柱状体可以包括下述至少一项：正方体、长方体、规则多边柱状体、不规则多边柱状体和圆柱体等。
可选的，根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型，包括：在所述立体物体的平面信息中，提取所述立体物体的外廓信息；根据所述立体物体的地理位置信息以及所述外廓信息，绘制与所述立体物体匹配的二维平面图；根据所述二维平面图以及所述高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型。
其中，立体物体的外廓信息用于描述立体物体投影在平面中的轮廓信息。立体物体的地理位置信息用于描述立体物体在地理坐标系中的位置信息，具体的，立体物体的地理位置信息为立体物体在地球表面的经纬度信息。二维平面图可以是指立体物体投影在地平面中的轮廓构成的平面闭合图形。
根据二维平面图以及高度信息，可以将二维平面度按照高度信息进行拉伸，形成柱状体，拟合形成立体物体的近似三维模型，其中，柱状体可以是中空的，也可以是实体的。由于，拍摄设备在与立体物体之间存在一定距离的位置处对立体物体进行拍照，可以根据立体物体拟合得到的近似三维模型，向外延伸设定距离，形成近似拍摄模型。其中，柱状体的侧平面与地平面垂直。
通过立体物体在平面中的外廓信息以及立体物体在地球表面上的地理位置信息，确定立体物体匹配的二维平面图，实现在地理坐标系中拟合立体物体的平面轮廓信息，结合高度信息，生成立体物体的近似拍摄模型，可以在现实空间中准确确定拍摄设备的空间拍摄位置，提高立体物体的拍摄质量，从而提高立体物体的三维测绘精度。
可选的，在根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型之前，还包括：通过地图接口，向地图服务器请求与所述立体物体匹配的所述平面信息；和/或获取与所述立体物体匹配的平面规划图作为所述平面信息。
其中，地图接口用于向地图服务器请求地图数据。地图服务器用于提供地图数据。可以将立体物体的标识信息发送给地图服务器，以接收地图服务器反馈的立体物体的地图数据。
平面规划图用于在建设立体物体之前，预先对立体物体进行规划的平面图，具体可以包括立体物体在地平面上的占据面积和形状等信息。
通过地图接口和/或平面规划图直接获取立体物体的平面信息，实现快速获取立体物体的平面信息，降低立体物体的平面信息的获取难度，提高立体物体的三维效率。
可选的，根据所述二维平面图以及所述高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型，包括：根据所述二维平面图以及所述高度信息，生成与所述立体物体对应的柱状体，作为所述立体物体对应的近似三维模型；根据拍摄设备的焦距，以及所述近似三维模型，确定与所述立体物体对应的所述近似拍摄模型。
其中，近似三维模型用于拟合立体物体的空间形态。具体的，为了便于规划航线，近似三维模型为柱状体，其中，柱状体中与地平面垂直的线为直线，也即柱状体的侧面为光滑平面。
具体的，高度信息为立体物体的最高高度，即立体物体中最高点与地平面之间的高度差。将多个二维平面图重合叠加，直至多个二维平面图的叠加厚度与高度信息相同，形成的中空形式的柱状体，作为近似三维模型。
根据拍摄设备的焦距，可以确定在拍摄时，拍摄设备与立体物体之间的拍摄距离，即物距，具体可以通过凸透镜成像公式计算，即根据像距和焦距，确定物距。拍摄设备可以是具备拍摄功能的飞行设备，例如，装载摄像头的无人机。
在平行于地平面的方向上，将近似三维模型向外延伸物距，新的放大后的三维模型，即为近似拍摄模型。
通过二维平面图以及高度信息确定立体物体的三维拟合模型，作为立体物体的近似三维模型，并以近似三维模型为基础，以及拍摄设备的焦距，确定拍摄近似三维模型的空间拍摄位置，形成近似拍摄模型，实现在地理坐标系中，准确确定拍摄设备的空间拍摄位置。
可选的，所述根据拍摄设备的焦距，以及所述近似三维模型，确定与所述立体物体对应的所述近似拍摄模型，包括：根据所述拍摄设备的焦距和预先配置的模型分辨率，计算所述拍摄设备与所述近似三维模型的拍摄距离；根据所述拍摄距离，放大所述近似三维模型，形成所述近似拍摄模型。
其中，模型分辨率可以是指近似三维模型的最小可分辨的尺寸。模型分辨率用于描述近似三维模型的清晰程度，以及用于确定近似三维模型的拍摄距离。拍摄距离可以是指拍摄设备在对立体物体进行拍摄时，拍摄设备与立体物体之间的距离。
具体的，可以基于如下公式计算拍摄设备与立体物体之间的距离：
其中，a为近似拍摄模型的分辨率，h为拍摄设备与立体物体之间的距离，f为拍摄设备的焦距，b为拍摄设备的像素宽度。其中，近似拍摄模型的分辨率根据用户需要进行设定，拍摄设备的焦距和像素宽度均为拍摄设备的参数，可以直接从拍摄设备的属性信息中获取。其中，拍摄设备的像素宽度可以等于拍摄设备的相机传感器的长度，与拍摄设备拍摄得到的照片的长度(即拍摄长度)的比值；或者像素宽度等于拍摄设备的相机传感器的宽度，与拍摄设备拍摄得到的照片的宽度(即拍摄宽度)的比值。
具体的，近似三维模型的放大方式具体是：在与地平面平行的水平方向上，将近似三维模型在水平方向上向外延伸拍摄距离，实现放大近似三维模型，得到近似拍摄模型。
或者还可以计算近似三维模型的中心点，确定近似三维模型上各点与中心点之间的水平距离，并计算水平距离与拍摄距离之和，与水平距离的比值，按照比值在水平方向上放大近似三维模型，得到近似拍摄模型。
具体如图1b所示，近似三维模型在水平方向上进行放大，向外延伸拍摄距离d，得到近似拍摄模型，其中，近似三维模型投影在地平面的二维平面图110，近似拍摄模型投影在地平面的二维平面图120。
通过根据拍摄设备的焦距和模型分辨率，计算拍摄设备与近似三维模型之间的拍摄距离，并根据拍摄距离放大近似三维模型，得到近似拍摄模型，以使拍摄设备在近似拍摄模型上对立体物体进行拍摄，保证照片的清晰度，提高立体物体的拍摄质量。
S120，生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线。
平面展开图用于将立体的近似拍摄模型变为平面图，也即将立体测绘问题变为平面测绘问题。平面展开图是指将近似拍摄模型展开到同一个平面中得到的图形。
平面测绘航线可以是指基于平面展开图确定的拍摄设备的航行路线。在平面展开图中规划航线，可以参照现有技术中无人机航线规划方法，对此，本发明实施例不作具体限制。其中，平面测绘航线可以是S型航线，也可以是回字形航线，对此，本发明实施例不作具体限制。
S130，将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
具体的，平面测绘航线中包括多个平面航线点。
地理坐标系是使用三维球面定义地球表面位置的坐标系。将平面航线点映射到地理坐标系中，即确定平面航线点在地理坐标系中对应的空间坐标，如经纬度信息(经度信息和纬度信息)和高度信息。
实际测绘航线用于描述平面测绘航线在地理坐标系中对应的空间路线信息。可以确定平面测绘航线上的平面航线点的空间坐标，形成空间路线，作为实际测绘航线。实际测绘航线用于拍摄设备沿线航行，并对立体物体进行拍摄，得到立体物体的照片，从而获得与至少一张照片存在重叠区域的多个照片，以实现根据立体物体的照片，对立体物体进行三维建模。
可选的，在得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线之后，还包括：计算拍摄间隔；根据所述拍摄间隔，在所述实际测绘航线中确定拍摄点，所述拍摄点用于拍摄设备拍摄。
其中，拍摄间隔可以是指当前拍摄点与下一个拍摄点之间的距离。拍摄点用于描述拍摄设备的拍摄的空间位置。拍摄点位于实际测绘航线上。每两个相邻的拍摄点之间的距离为拍摄间距。
拍摄间隔可以根据需要设定，还可以根据公式计算，可选的，所述计算拍摄间隔，包括：根据预先配置的航向重叠率、所述目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄宽度，计算所述拍摄间隔。
具体的，可以基于如下公式计算拍摄间隔：
M＝(1-m)*c*p
其中，M为拍摄间隔，m为航向重叠率，c为目标拍摄分辨率，p为拍摄设备的拍摄宽度。其中，航向重叠率又称纵向重叠率，是航空摄影中，沿同一航线的相邻像片上有同一地平面的画面。由于相邻照片是从空中不同位置拍摄的，故重叠部分虽是同一地平面，但照片不完全相同。沿航向重叠部分与像片长度之比，即为航向重叠率，以百分数表示。
示例性的，航向重叠率为70％、目标拍摄分辨率为0.1m、以及拍摄设备拍照得到的照片的宽度为3000(可以是指照片中一列像素点的个数)，则拍摄间距为(1-70％)*0.1*3000＝90m。
通过计算拍摄间隔，并使拍摄设备在每间隔拍摄间隔的拍摄点处对立体物体进行拍摄，保证相邻拍摄点拍摄得到的照片存在部分重叠区域，由此可以根据前述方法得到的照片，可以保证每张照片与至少一张照片之间存在重叠区域，从而可以对立体物体进行三维建模，保证立体物体的是三维建模的准确性，保证建立的三维模型完整准确。
本发明实施例通过将立体物体投影在地平面的平面信息，以及立体物体在空间中的高度信息，确定立体物体的近似拍摄模型，并将近似拍摄模型展开成平面展开图，基于平面展开图生成平面测绘航线，并根据平面展开图投影在地理坐标系中地理坐标信息，将平面测绘航线上平面航线点映射在地理坐标系中，确定立体物体对应的实际测绘航线，以实现对立体物体的三维测绘，解决了现有技术中多镜头倾斜摄影技术进行三维测绘成本高或者采用多次飞行拍摄导致航线规划复杂和测绘效率低的问题，降低三维测绘的成本，提高三维测绘的效率。
实施例二
图2a为本发明实施例二中的一种立体物体的测绘航线规划方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行具体化。如图2a所示，本实施例的方法具体包括：
S210，根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型。
本发明实施例的立体物体、平面信息、高度信息、近似拍摄模型、平面展开图、平面测绘航线和实际测绘航线等可以参考上述实施例的描述。
S220，将柱状体形式的所述近似拍摄模型，沿着所述近似拍摄模型包括的至少一个竖直棱边展开，生成平面矩形，作为与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图；其中，所述竖直棱边为所述近似拍摄模型的边界线，且所述竖直棱边与地平面垂直。
竖直棱边用于作为近似拍摄模型的展开基准线。按照竖直棱边对近似拍摄模型进行侧平面展开。需要说明的是，竖直棱边投影在地平面为一个点。边界线可以是指近似拍摄模型的在与地平面垂直的平面中的边界所在的直线。竖直棱边为边界线，表明竖直棱边投影在地平面上得到的点为二维平面图的顶点，例如圆形或椭圆形的圆周上的任意一点、三角形的3个顶点、矩形的4个顶点或多边形的至少3个顶点等。
示例性的，近似拍摄模型为圆柱体，圆柱面上与地平面垂直的各直线均为边界线，可以从中选择一个边界线作为竖直棱边，也可以按照预设间隔选择多个边界线作为竖直棱边。又如，近似拍摄模型为正方体，正方体中每两个侧面的交线即棱柱，为边界线，可以将全部棱柱均作为竖直棱边。此外，还可以是其他情况，对此，本发明实施例不作具体限制。
需要说明的是，近似拍摄模型可以是不规则柱状体，例如，柱状体的上表面和下表面不平行。
此外，平面展开图不同于投影图，平面展开图的面积与近似拍摄模型的侧平面的面积相等。将竖直棱边两侧处于不同平面的平面置于相同平面，或者设定平面中，由此类推，将近似拍摄模型中的每个竖直棱边两侧的平面均展开到同一平面，得到平面展开图。
S230，在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线。
可选的，在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线，包括：计算航线间隔，并根据所述航线间隔在所述平面展开图中生成一组等间隔的与地平面平行的平行线，并确定所述平面测绘航线；其中，所述平面展开图中包括所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边，所述平面测绘航线上包括至少一个平面航线点，所述平面航线点为所述平面测绘航线与所述平面展开图中的竖直棱边的交点。
具体的，等间隔的平行线，是指每两个相邻的平行线之间的距离相同。每两个相邻航线之间的距离为航线间隔。将等间隔的与地平面平行的平行线串接起来，形成平面测绘航线，该平面测绘航线可以是S型航线。
可以理解的是，通常竖直棱边投影在地平面上为一个点，也即竖直棱边上的各点在地平面的坐标相同，将平面航线点设置为平面测绘航线与平面展开图中竖直棱边的交点，可以快速确定平面航线点在地平面的坐标，也即在地理坐标系中的经纬度信息。
具体如图2b所示，平面展开图210中底边为地平面，虚线为近似拍摄模型的竖直棱边，黑点为平面航线点。将平面航线点沿着箭头方向进行连接，形成平面测绘航线。同一行的平面航线点在同一条平行线上，每个平行线与底边也即地平面平行，每两个相邻的平行线之间的距离为航线间隔。
具体的，航线间隔可以根据需要设定，还可以根据公式计算，可选的，所述计算航线间隔，包括：根据预先配置的旁向重叠率、预先配置的目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄长度，计算所述航线间隔。
具体的，可以基于如下公式计算航线间隔：
N＝(1)*c*q
其中，N为航线间隔，n为旁向重叠率，c为近似拍摄模型的分辨率，q为拍摄设备的拍摄长度。其中，旁向重叠又称横向重叠。航空摄影中，沿两条相邻航线所摄的相邻照片上有同一地平面的画面。由于航线不同，重叠部分虽是同一地平面，但照片不完全相同。旁向重叠部分的长度与照片长度之比，称为旁向重叠率，以百分数表示。
示例性的，旁向重叠率为60％、分辨率为0.1m、以及拍摄设备拍照得到的照片的长度为4000(可以是指照片中一行像素点的个数)，则拍摄间距为(1-60％)*0.1*4000＝160m。
通过计算航线间隔，确定相邻航线之间的距离，使拍摄设备在每间隔航线间隔的航线上对立体物体进行拍摄，保证相邻航线拍摄得到的照片存在部分重叠区域，由此可以根据前述方法得到的照片，可以保证每张照片与至少一张照片之间存在重叠区域，从而可以对立体物体进行三维建模，保证立体物体的是三维建模的准确性，保证建立的三维模型完整准确。
S240，将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
可选的，所述将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，包括：根据所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边在地理坐标系中的经纬度信息，确定与各所述竖直棱边上的至少一个平面航线点的经纬度信息；根据所述平面测绘航线中各所述平行线之间的航线间隔，确定所述平面测绘航线中各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，所述底边为所述平面展开图中与地平面之间的距离最小的边；根据各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，确定各所述平行线上的至少一个平面航线点的高度信息；根据至少一个平面航线点的经纬度信息和高度信息，生成与所述立体物体匹配的实际测绘航线。
具体的，竖直棱边垂直于地平面，即投影在地平面上为一个点，由此，竖直棱边上的点在地平面上的坐标均相同，也即在地里坐标系中的经纬度信息均相同。竖直棱边上的平面航线点的经纬度信息与竖直棱边的经纬度信息相同。
可以理解的是，平面展开图实际是近似拍摄模型的侧平面图，平面展开图的底边近似为地平面，也即底边为平面展开图中与地平面之间的距离最小的边。平面展开图的顶边与底边之间的距离实际为近似拍摄模型的顶点和地平面之间的高度差。由此，在平面展开图中的平面测绘航线中的各平行线的高度，与各平行线与平面展开图中底边的距离相同。从而，平面测绘航线中的平面航线点在地理坐标系中的高度，可以根据平面航线点所在平面测绘航线中的平行线与底边之间的高度差确定。
其中，可以根据每两个相邻的平行线之间的航线间隔，确定各平行线与高度最低的平行线之间的高度差。如果高度最低的平行线为平面展开图的底边，则各平行线的高度值为各平行线与高度最低的平行线之间的高度差。如果高度最低的平行线为与平面展开图的底边之间的距离最小的平行线，则各平行线的高度值分别为各平行线与高度最低的平行线之间的高度差，与高度最低的平行线和底边之间的距离之和。
在确定平面航线点的经纬度信息和高度信息之后，在地理坐标系中确定平面航线点对应的映射点的空间位置，并串接起来，形成实际测绘航线，也即平面测绘航线映射在地理坐标系中的空间航线。
通过根据竖直棱边的经纬度信息，确定竖直棱边上的平面航线点的经纬度信息，并根据平面测绘航线中各平行线的之间的航线间隔，确定平行线上的平面航线点的高度信息，并基于平面航线点的经纬度信息和高度信息，生成实际测绘航线，可以准确将平面测绘航线转换为空间航线，从而准确确定实际测绘航线。
本发明实施例通过生成柱状体形式的近似拍摄模型，并按照竖直棱边将近似拍摄模型展开，形成平面矩形，作为平面展开图，实现将立体的近似拍摄模型转换为平面图，并在平面图中进行航线规划，以转换为空间中的实际测绘航线，简化空间测绘航线的规划，提高测绘航线规划效率和准确率。
实施例三
图3为本发明实施例三中的一种立体物体的测绘航线规划装置的示意图。实施例三是实现本发明上述实施例提供的立体物体的测绘航线规划方法的相应装置，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成计算机设备等。
相应的，本实施例的装置可以包括：
近似拍摄模型确定模块310，用于根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；
平面测绘航线生成模块320，用于生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；
实际测绘航线生成模块330，用于将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
本发明实施例通过将立体物体投影在地平面的平面信息，以及立体物体在空间中的高度信息，确定立体物体的近似拍摄模型，并将近似拍摄模型展开成平面展开图，基于平面展开图生成平面测绘航线，并根据平面展开图投影在地理坐标系中地理坐标信息，将平面测绘航线上平面航线点映射在地理坐标系中，确定立体物体对应的实际测绘航线，以实现对立体物体的三维测绘，解决了现有技术中多镜头倾斜摄影技术进行三维测绘成本高或者采用多次飞行拍摄导致航线规划复杂和测绘效率低的问题，降低三维测绘的成本，提高三维测绘的效率。
进一步的，所述近似拍摄模型确定模块310，包括：二维平面图绘制单元，用于在所述立体物体的平面信息中，提取所述立体物体的外廓信息；根据所述立体物体的地理位置信息以及所述外廓信息，绘制与所述立体物体匹配的二维平面图；根据所述二维平面图以及所述高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型。
进一步的，所述立体物体的测绘航线规划装置，还包括：平面信息确定模块，用于在根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型之前，通过地图接口，向地图服务器请求与所述立体物体匹配的所述平面信息；和/或获取与所述立体物体匹配的平面规划图作为所述平面信息。
进一步的，所述二维平面图绘制单元，包括：近似三维模型确定子单元，用于根据所述二维平面图以及所述高度信息，生成与所述立体物体对应的柱状体，作为所述立体物体对应的近似三维模型；根据拍摄设备的焦距，以及所述近似三维模型，确定与所述立体物体对应的所述近似拍摄模型。
进一步的，所述近似三维模型确定子单元，还用于：根据所述拍摄设备的焦距和预先配置的模型分辨率，计算所述拍摄设备与所述近似三维模型的拍摄距离；根据所述拍摄距离，放大所述近似三维模型，形成所述近似拍摄模型。
进一步的，所述平面测绘航线生成模块320，包括：竖直棱边展开单元，用于将柱状体形式的所述近似拍摄模型，沿着所述近似拍摄模型包括的至少一个竖直棱边展开，生成平面矩形，作为与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图；其中，所述竖直棱边为所述近似拍摄模型的边界线，且所述竖直棱边与地平面垂直。
进一步的，所述平面测绘航线生成模块320，包括：平行线确定单元，用于计算航线间隔，并根据所述航线间隔在所述平面展开图中生成一组等间隔的与地平面平行的平行线，并确定所述平面测绘航线；其中，所述平面展开图中包括所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边，所述平面测绘航线上包括至少一个平面航线点，所述平面航线点为所述平面测绘航线与所述平面展开图中的竖直棱边的交点。
进一步的，所述平行线确定单元，包括：平面航线点空间信息确定子单元，用于根据所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边在地理坐标系中的经纬度信息，确定与各所述竖直棱边上的至少一个平面航线点的经纬度信息；根据所述平面测绘航线中各所述平行线之间的航线间隔，确定所述平面测绘航线中各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，所述底边为所述平面展开图中与地平面之间的距离最小的边；根据各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，确定各所述平行线上的至少一个平面航线点的高度信息；根据至少一个平面航线点的经纬度信息和高度信息，生成与所述立体物体匹配的实际测绘航线。
进一步的，所述平行线确定单元，包括：航线间隔计算子单元，用于根据预先配置的旁向重叠率、预先配置的目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄长度，计算所述航线间隔。
进一步的，所述立体物体的测绘航线规划装置，还包括：拍摄点确定模块，用于在得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线之后，计算拍摄间隔；根据所述拍摄间隔，在所述实际测绘航线中确定拍摄点，所述拍摄点用于拍摄设备拍摄。
进一步的，所述拍摄点确定模块，包括：拍摄间隔计算单元，用于根据预先配置的航向重叠率、所述目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄宽度，计算所述拍摄间隔。
上述立体物体的测绘航线规划装置可执行本发明实施例所提供的立体物体的测绘航线规划方法，具备执行的立体物体的测绘航线规划方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图4显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
其中，计算机设备可以是遥控设备。遥控设备具备控制规划功能，具体是，终端设备或服务器，其中，终端设备可以包括带有显示屏的手机、平板电脑、车载设备或地面站等。遥控设备用于与测绘无人机通信，并向测绘无人机发出控制指令，控制测绘无人机飞行，同时，遥控设备可以向测绘无人机发送实际测绘航线，以使测绘无人机沿着实际测绘航线进行测绘，还可以接收测绘无人机测绘得到的图片。
计算机设备还可以是测绘无人机，测绘无人机可以生成实际测绘航线，并沿着实际测绘航线执行测绘任务，拍摄得到图片。
如图4所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。计算机设备12可以是挂接在高速工业控制总线上的设备。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)，数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。系统存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明任意实施例所提供的一种立体物体的测绘航线规划方法。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的立体物体的测绘航线规划方法：
也即，该程序被处理器执行时实现：根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、RAM、只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、无线电频率(RadioFrequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括LAN或WAN——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (15)
1.一种立体物体的测绘航线规划方法，其特征在于，包括：
根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；
生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；
将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型，包括：
在所述立体物体的平面信息中，提取所述立体物体的外廓信息；
根据所述立体物体的地理位置信息以及所述外廓信息，绘制与所述立体物体匹配的二维平面图；
根据所述二维平面图以及所述高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型之前，还包括：
通过地图接口，向地图服务器请求与所述立体物体匹配的所述平面信息；和/或
获取与所述立体物体匹配的平面规划图作为所述平面信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述二维平面图以及所述高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型，包括：
根据所述二维平面图以及所述高度信息，生成与所述立体物体对应的柱状体，作为所述立体物体对应的近似三维模型；
根据拍摄设备的焦距，以及所述近似三维模型，确定与所述立体物体对应的所述近似拍摄模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据拍摄设备的焦距，以及所述近似三维模型，确定与所述立体物体对应的所述近似拍摄模型，包括：
根据所述拍摄设备的焦距和预先配置的模型分辨率，计算所述拍摄设备与所述近似三维模型的拍摄距离；
根据所述拍摄距离，放大所述近似三维模型，形成所述近似拍摄模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，包括：
将柱状体形式的所述近似拍摄模型，沿着所述近似拍摄模型包括的至少一个竖直棱边展开，生成平面矩形，作为与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图；
其中，所述竖直棱边为所述近似拍摄模型的边界线，且所述竖直棱边与地平面垂直。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线，包括：
计算航线间隔，并根据所述航线间隔在所述平面展开图中生成一组等间隔的与地平面平行的平行线，并确定所述平面测绘航线；
其中，所述平面展开图中包括所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边，所述平面测绘航线上包括至少一个平面航线点，所述平面航线点为所述平面测绘航线与所述平面展开图中的竖直棱边的交点。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，包括：
根据所述近似拍摄模型的至少一个竖直棱边在地理坐标系中的经纬度信息，确定与各所述竖直棱边上的至少一个平面航线点的经纬度信息；
根据所述平面测绘航线中各所述平行线之间的航线间隔，确定所述平面测绘航线中各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，所述底边为所述平面展开图中与地平面之间的距离最小的边；
根据各所述平行线与所述平面展开图中底边之间的高度差，确定各所述平行线上的至少一个平面航线点的高度信息；
根据至少一个平面航线点的经纬度信息和高度信息，生成与所述立体物体匹配的实际测绘航线。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算航线间隔，包括：
根据预先配置的旁向重叠率、预先配置的目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄长度，计算所述航线间隔。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线之后，还包括：
计算拍摄间隔；
根据所述拍摄间隔，在所述实际测绘航线中确定拍摄点，所述拍摄点用于拍摄设备拍摄。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述计算拍摄间隔，包括：
根据预先配置的航向重叠率、所述目标拍摄分辨率以及所述拍摄设备的拍摄宽度，计算所述拍摄间隔。
12.一种立体物体的测绘航线规划装置，其特征在于，包括：
近似拍摄模型确定模块，用于根据待测绘的立体物体的平面信息以及高度信息，确定与所述立体物体对应的近似拍摄模型；
平面测绘航线生成模块，用于生成与所述近似拍摄模型匹配的平面展开图，并在所述平面展开图中，确定与所述立体物体匹配的平面测绘航线；
实际测绘航线生成模块，用于将所述平面测绘航线中的各平面航线点映射至地理坐标系中，得到与所述立体物体匹配的实际测绘航线，所述实际测绘航线用于对所述立体物体进行三维测绘。
13.一种遥控设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-11中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法，所述遥控设备用于向测绘无人机发送所述实际测绘航线，以使所述测绘无人机沿着所述实际测绘航线进行测绘。
14.一种测绘无人机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-11中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法，所述测绘无人机用于沿着所述实际测绘航线进行测绘。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一所述的立体物体的测绘航线规划方法。
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| CN110703805B (zh) | 2022-11-08 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: XAG Co., Ltd. Address before: 510000 Block C, 115 Gaopu Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Guangzhou Xaircraft Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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