CN111506112A - 基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，该方法包括：获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线；控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息；根据实时获取的航高信息、航向重叠率、镜头焦距和拍照间隔信息，动态计算出当前的最优飞行速度和曝光间距；控制所述无人机保持所述最优飞行速度和所述曝光间距，进行航拍摄影作业。本申请提供的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，能最大化地获取影像数据，能够对海洋石油平台进行全方位的摄影，充分采集海洋石油平台的空间信息，能够很好地满足实际应用的需要。
Description
技术领域
本申请涉及无人机摄影技术领域，具体涉及一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。
背景技术
随着全世界对能源的需求越来越大，人类把目光转向海洋石油开发。海洋石油平台是高出海面且具有水平台面的一种供石油开采设备在海上进行石油开采用的建筑物，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。通过无人机针对海洋石油平台进行全方位的航拍摄影以便获取海洋石油平台的各种数据是维护海洋石油平台的必要技术手段。然而，现有技术中，对海洋石油平台进行无人机摄影的技术方案，无法实现对海洋石油平台的全方位摄影，无法充分采集海洋石油平台的空间信息，不能满足实际应用的需要。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，包括：
获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线；
控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息；
根据实时获取的航高信息、航向重叠率、镜头焦距和拍照间隔信息，动态计算出当前的最优飞行速度和曝光间距；
控制所述无人机保持所述最优飞行速度和所述曝光间距，进行航拍摄影作业。
进一步地，所述获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线，包括：
将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域；
分别穷举多个所述子区域的航拍顺序以及各个所述子区域内的航点序列；
根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线；
将所述全部航线中总航程满足预设约束条件的航线确定为无人机摄影航线。
进一步地，所述根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线，包括：
按照所述子区域的作业顺序，对所述子区域内的航点序列进行排列，获得所述海洋石油平台所在区域的航点序列集；
按照所述航点序列集中的各个航点序列进行航线规划，生成所述海洋石油平台所在区域的全部航线。
进一步地，所述控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息，包括：
通过激光传感器高速扫描得到点云数据，再利用所述点云数据拟合成一个地形平面，从而获取航高信息。
进一步地，所述动态计算出当前的最优飞行速度的计算公式为
uv＝(hor*w*ht)/(f*s)，其中hor为所述航向重叠率，w为已知长度，ht为所述航高信息，f为所述镜头焦距，s为所述拍照间隔信息。
进一步地，将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域，包括：
根据电子地图，确定所述海洋石油平台所在区域，并提取所述海洋石油平台所在区域的各个顶点的坐标；
根据所述顶点的坐标，将所述海洋石油平台所在区域拟合为多边形区域；
将所述多边形区域划分为多个所述子区域，其中，所述子区域为凸多边形区域。
进一步地，所述将所述多边形区域划分为多个所述子区域，包括：
以所述多边形区域的任意顶点为起点，依次将所述多边形区域的各边转化为边向量；
计算各相邻边向量的外积；
分别延长所述外积为负值的相邻两条边向量中的一条边向量，将所述多边形区域划分为多个所述子区域。
根据本申请实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。
本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例提供的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，能最大化地获取影像数据，能够对海洋石油平台进行全方位的摄影，充分采集海洋石油平台的空间信息，能够很好地满足实际应用的需要。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请的一个实施例的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法的流程图；
图2示出了本申请的一个实施例中的获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线的流程图；
图3示出了本申请的一实施方式中的航线布设方案示意图，其中附图标记1代表海洋石油平台，附图标记2代表无人机航线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，本申请的一个实施例提供了一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，包括：
S10、获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线；
S20、控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息；
S30、根据实时获取的航高信息、航向重叠率、镜头焦距和拍照间隔信息，动态计算出当前的最优飞行速度和曝光间距；
S40、控制所述无人机保持所述最优飞行速度和所述曝光间距，进行航拍摄影作业。
如图2所示，在某些实施方式中，步骤S10、获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线，包括：
S101、将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域；
具体地，当海洋石油平台所在区域为凸多边形时，可以划分成多个子区域，例如多个面积较小的凸多边形子区域，这样可以减少无人机航拍时的遗漏概率；当海洋石油平台所在区域为凹多边形区域时，就将凹多边形区域划分为多个凸多边形子区域，这样可以减少无人机重复覆盖的概率；
在某些实施方式中，可以通过提取在大地坐标系中工作区域各顶点坐标，例如各顶点的经纬度来确定所述海洋石油平台所在区域，然后划分子区域，也可以构建自定义的坐标系，并将工作区域映射到该自定义的坐标系中，再进行子区域划分；
S102、分别穷举多个所述子区域的航拍顺序以及各个所述子区域内的航点序列；
S103、根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线；
S104、将所述全部航线中总航程满足预设约束条件的航线确定为无人机摄影航线。
在某些实施方式中，步骤S103、根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线，包括：
S1031、按照所述子区域的作业顺序，对所述子区域内的航点序列进行排列，获得所述海洋石油平台所在区域的航点序列集；
S1032、按照所述航点序列集中的各个航点序列进行航线规划，生成所述海洋石油平台所在区域的全部航线。
在某些实施方式中，步骤S20、控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息，包括：
通过激光传感器高速扫描得到点云数据，再利用所述点云数据拟合成一个地形平面，从而获取航高信息。
在某些实施方式中，所述动态计算出当前的最优飞行速度(uv)的计算公式为
uv＝(hor*w*ht)/(f*s)，其中hor为所述航向重叠率，w为已知长度，ht为所述航高信息，f为所述镜头焦距，s为所述拍照间隔信息。
在某些实施方式中，步骤S101、将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域，包括：
S1011、根据电子地图，确定所述海洋石油平台所在区域，并提取所述海洋石油平台所在区域的各个顶点的坐标；
S1012、根据所述顶点的坐标，将所述海洋石油平台所在区域拟合为多边形区域；
S1013、将所述多边形区域划分为多个所述子区域，其中，所述子区域为凸多边形区域。
在某些实施方式中，步骤S1013、将所述多边形区域划分为多个所述子区域，包括：
S10131、以所述多边形区域的任意顶点为起点，依次将所述多边形区域的各边转化为边向量；
S10132、计算各相邻边向量的外积；
S10133、分别延长所述外积为负值的相邻两条边向量中的一条边向量，将所述多边形区域划分为多个所述子区域。
在某些实施方式中，针对海洋石油平台地理位置和自身结构的特殊性，采用无人机搭载航摄仪获取影像，无人机航线分布不仅采用常规航线布设(在平台上方平行架设航线)方式，还根据平台高度的不同采用环绕飞行的方式，以平台为中心，采用不同的半径环绕式飞行，在飞行的同时相机镜头根据平台的高度适时的调整角度，旨在获取幅面最大化的目标影像。如图3所示为航线布设方案示意图，由航线布设方案可以看出针对海洋石油平台的特殊性，平台结构的复杂性，布设航线时要充分考虑平台高度和建筑物密度的关系，要依据不同高度、不同密度的绕飞方式进行获取航线。在环绕式获取影像的基础上，还可以用照相机拍摄部分影像，作为某些重点部位的补充。
本申请实施例提供的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，能最大化地获取影像数据，能够对海洋石油平台进行全方位的摄影，充分采集海洋石油平台的地理位置信息，能够很好地满足实际应用的需要。
根据本申请实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。
根据本申请实施例的另一个方面，提供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，以实现上述的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。
本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例提供的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，能够对海洋石油平台进行全方位的摄影，充分采集海洋石油平台的空间信息，能够很好地满足实际应用的需要。
需要说明的是：
术语“模块”并非意图受限于特定物理形式。取决于具体应用，模块可以实现为硬件、固件、软件和/或其组合。此外，不同的模块可以共享公共组件或甚至由相同组件实现。不同模块之间可以存在或不存在清楚的界限。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法，其特征在于，包括：
获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线；
控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息；
根据实时获取的航高信息、航向重叠率、镜头焦距和拍照间隔信息，动态计算出当前的最优飞行速度和曝光间距；
控制所述无人机保持所述最优飞行速度和所述曝光间距，进行航拍摄影作业。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取针对海洋石油平台的无人机摄影航线，包括：
将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域；
分别穷举多个所述子区域的航拍顺序以及各个所述子区域内的航点序列；
根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线；
将所述全部航线中总航程满足预设约束条件的航线确定为无人机摄影航线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述子区域的航拍顺序以及所述子区域内的航点序列进行航线规划，获得所述海洋石油平台所在区域的全部航线，包括：
按照所述子区域的作业顺序，对所述子区域内的航点序列进行排列，获得所述海洋石油平台所在区域的航点序列集；
按照所述航点序列集中的各个航点序列进行航线规划，生成所述海洋石油平台所在区域的全部航线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述无人机沿着所述无人机摄影航线航飞，实时获取所述无人机的航高信息，包括：
通过激光传感器高速扫描得到点云数据，再利用所述点云数据拟合成一个地形平面，从而获取航高信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态计算出当前的最优飞行速度的计算公式为
uv＝(hor*w*ht)/(f*s)，其中hor为所述航向重叠率，w为已知长度，ht为所述航高信息，f为所述镜头焦距，s为所述拍照间隔信息。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述海洋石油平台所在区域划分为多个子区域，包括：
根据电子地图，确定所述海洋石油平台所在区域，并提取所述海洋石油平台所在区域的各个顶点的坐标；
根据所述顶点的坐标，将所述海洋石油平台所在区域拟合为多边形区域；
将所述多边形区域划分为多个所述子区域，其中，所述子区域为凸多边形区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述多边形区域划分为多个所述子区域，包括：
以所述多边形区域的任意顶点为起点，依次将所述多边形区域的各边转化为边向量；
计算各相邻边向量的外积；
分别延长所述外积为负值的相邻两条边向量中的一条边向量，将所述多边形区域划分为多个所述子区域。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-7中任一所述的基于海上油气田设备设施的无人机倾斜摄影方法。
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