CN110706273B - 一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法，涉及测量领域，包括以下步骤S1、无人机搭载光电吊舱采集数据，并通过地面站进行图像数据和光电吊舱参数的保存；S2、读取地面站保存的图像数据，并解析出图像数据中保存的相机内参数和采集数据时的外参数；S3、将读取的图像数据进行图像坐标系转换为世界坐标系；S4、根据转换后的世界坐标系参数得出待测塌方区域面积的相关情况；无人机在地质灾害发生的第一时间到达现场，利用高清图传实时回传现场高清图片和飞机姿态、相机姿态信息，实时测量塌方区域面积，实现灾害现场实时测绘的方法，提高灾害评估的时效性，提高救援速度。

Description

一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法。
背景技术
应急测绘是为各类突发公共事件提供地理信息和现代测绘技术的基础支撑，是国家突发事件应急体系的重要组成部分，是指挥决策和抢险救灾的保障和依据，其中及时获取灾害发生地的实时测绘信息对于开展突发事件应急救援具有重要意义，目前常用的方法是使用无人机到地质灾害现场拍摄正射/三维影像，待飞机飞回指挥中心后，利用高性能计算机对现场进行正射成像/三维重建，在正射影像/三维模型上进行灾害区域的面积测量，但是存在的问题是需要飞机飞回指挥中心后，再提取相关资料进行计算，实时性差，往往实现某个区域的正射影像图需要几个小时甚至几天，大大影响灾害评估的时效性，从而影响救援速度。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法，包括以下步骤：
S1、无人机搭载光电吊舱采集数据，并通过地面站进行图像数据和光电吊舱参数的保存；
S2、读取地面站保存的图像数据，并解析出图像数据中保存的相机内参数和采集数据时的外参数；
S3、将读取的图像数据进行图像坐标系转换为世界坐标系；
S4、根据转换后的世界坐标系参数得出待测塌方区域面积的相关情况。
本发明的有益效果在于：无人机在地质灾害发生的第一时间到达现场，利用高清图传实时回传现场高清图片和飞机姿态、相机姿态信息，实时测量塌方区域面积，实现灾害现场实时测绘的方法，提高灾害评估的时效性，提高救援速度。
附图说明
图1是本发明一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法的流程图；
图2是本发明一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法的坐标示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法，包括以下步骤：
S1、无人机搭载光电吊舱采集数据，并通过地面站进行图像数据和光电吊舱参数的保存；
S2、读取地面站保存的图像数据，并解析出图像数据中保存的相机内参数和采集数据时的外参数，内参数包括摄像机的焦距f、成像平面上的单位距离的像素sx和sy、成像分辨率(w,h)；外参数包括无人机飞行的滚转角r、方位角a、俯仰角p、高度(height)；
S3、将读取的图像数据进行图像坐标系转换为世界坐标系；
S31、根据采集到的图像数据选取建立图像坐标系为uOv，并根据成像分辨率的(w,h)的求得图像的中心点坐标为(u0，v0)，以摄像机的光心点为坐标原点建立摄像机坐标系为Oc-xcyczc，摄像机的光轴作为yc轴，xc和zc分别与成像的u和v轴平行，世界坐标系为Ow-xwywzw；
S32、假定摄像机的姿态向量b＝(a,p,r)T，位置向量Pc＝(xwc,ywc,zwc)T,点Ui＝(ui,1,vi)T,根据Pi＝ycRT-1(Ui-U0)+Pc求得Ui所在的实际坐标点Pi＝(xwi,ywi,zwi)T，其中U0＝(u0,0,v0)T，T为摄像机坐标系到成像平面的投影矩阵，R为摄像机坐标系与世界坐标系转换的旋转矩阵，zwc为无人机飞行的高度，
Figure BDA0002173733310000041
Figure BDA0002173733310000042
Ui在光轴yc上的投影为
Figure BDA0002173733310000043
其中rij为R矩阵中第i行第j列元素，(ui,vi)为图像上待求点坐标；
S33、根据实际坐标点通过世界坐标系中平面点坐标，求得Pi和Pj两点间距离，
Figure BDA0002173733310000044
S4、根据转换后的世界坐标系参数得出待测塌方区域面积的相关情况，通过多边形面积计算公式，结合在世界坐标系中每个点的坐标信息，最终得出待测塌方区域的面积M：
Figure BDA0002173733310000045
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于无人机的实时塌方区域面积的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、无人机搭载光电吊舱采集数据，并通过地面站进行图像数据和光电吊舱参数的保存；
S2、读取地面站保存的图像数据，并解析出图像数据中保存的相机内参数和采集数据时的外参数，内参数包括摄像机的焦距f、成像平面上的单位距离的像素sx和sy、成像分辨率(w,h)；外参数包括无人机飞行的滚转角r、方位角a、俯仰角p、高度；
S3、将读取的图像数据进行图像坐标系转换为世界坐标系；具体包括：
S31、根据采集到的图像数据选取建立图像坐标系为uOv，并根据成像分辨率的(w,h)的求得图像的中心点坐标为(u0，v0)，以摄像机的光心点为坐标原点建立摄像机坐标系为Oc-xcyczc，摄像机的光轴作为yc轴，xc和zc分别与成像的u和v轴平行，世界坐标系为Ow-xwywzw；
S32、假定摄像机的姿态向量b＝(a,p,r)T，位置向量Pc＝(xwc,ywc,zwc)T,点Ui＝(ui,1,vi)T,根据Pi＝ycRT-1(Ui-U0)+Pc求得Ui所在的实际坐标点Pi＝(xwi,ywi,zwi)T，其中U0＝(u0,0,v0)T，T为摄像机坐标系到成像平面的投影矩阵，R为摄像机坐标系与世界坐标系转换的旋转矩阵，zwc为无人机飞行的高度，
Figure FDA0004124542980000011
Figure FDA0004124542980000012
Ui在光轴yc上的投影为
Figure FDA0004124542980000013
其中rij为R矩阵中第i行第j列元素，(ui,vi)为图像上待求点坐标。
S33、根据实际坐标点通过世界坐标系中平面点坐标，求得Pi和Pj两点间距离，
Figure FDA0004124542980000021
S4、根据转换后的世界坐标系参数得出待测塌方区域面积的相关情况；具体为：通过多边形面积计算公式，结合在世界坐标系中每个点的坐标信息，最终得出待测塌方区域的面积M：
Figure FDA0004124542980000022
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111327860A (zh) * 2020-01-21 2020-06-23 成都纵横自动化技术股份有限公司 一种图数同步传输方法和电子设备
CN112344913B (zh) * 2020-11-09 2022-08-02 中国公路工程咨询集团有限公司 一种利用无人机倾斜摄影影像的区域危险系数评估方法
CN113415433B (zh) * 2021-07-30 2022-11-29 成都纵横大鹏无人机科技有限公司 基于三维场景模型的吊舱姿态修正方法、装置和无人机
CN114345536B (zh) * 2022-01-05 2023-11-14 山东工大中能科技有限公司 一种破碎机挤满给矿的检测控制方法、系统及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106570908A (zh) * 2016-11-14 2017-04-19 中北大学 一种测试子母飞行物抛撒面积的立体视觉装置
CN107063190A (zh) * 2017-03-02 2017-08-18 辽宁工程技术大学 面向定标面阵相机影像的位姿高精度直接估计方法
CN108007395A (zh) * 2017-10-17 2018-05-08 天津飞眼无人机科技有限公司 一种基于无人机的土地面积测量系统
CN109212545A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 长沙超创电子科技有限公司 基于主动视觉的多信源目标跟踪测量系统及跟踪方法
US10313638B1 (en) * 2015-06-12 2019-06-04 Amazon Technologies, Inc. Image creation using geo-fence data
CN109961497A (zh) * 2019-03-22 2019-07-02 刘文龙 基于无人机影像的实时三维重建方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11430148B2 (en) * 2016-12-28 2022-08-30 Datalogic Ip Tech S.R.L. Apparatus and method for pallet volume dimensioning through 3D vision capable unmanned aerial vehicles (UAV)
US10089750B2 (en) * 2017-02-02 2018-10-02 Intel Corporation Method and system of automatic object dimension measurement by using image processing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10313638B1 (en) * 2015-06-12 2019-06-04 Amazon Technologies, Inc. Image creation using geo-fence data
CN106570908A (zh) * 2016-11-14 2017-04-19 中北大学 一种测试子母飞行物抛撒面积的立体视觉装置
CN107063190A (zh) * 2017-03-02 2017-08-18 辽宁工程技术大学 面向定标面阵相机影像的位姿高精度直接估计方法
CN108007395A (zh) * 2017-10-17 2018-05-08 天津飞眼无人机科技有限公司 一种基于无人机的土地面积测量系统
CN109212545A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 长沙超创电子科技有限公司 基于主动视觉的多信源目标跟踪测量系统及跟踪方法
CN109961497A (zh) * 2019-03-22 2019-07-02 刘文龙 基于无人机影像的实时三维重建方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Vision measurement method of object position in large remote area";Liu Meilian et al;《Proc. of SPIE》;20111231;第81940X：1-7页 *
基于无人机的建筑三维可视化测量方法仿真;蔡芝蔚 等;《计算机仿真》;20190531;第36卷(第5期);第88-91页 *

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