CN112484715A - 直升机导航方法、三维场景图像生成方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种直升机导航方法、三维场景图像生成方法、装置及设备，涉及三维重建技术领域。该方法包括：获取直升机的当前位置；从预先生成的三维场景图像中读取当前位置所属区域的目标三维图像；显示目标三维图像，并将当前位置在目标三维图像中的对应位置上显示直升机的图标。在本方案中，可以从预先构建的三维场景图像中读取直升机的当前位置对应的目标三维图像，并在目标三维图像中显示直升机的图标，以便于驾驶员更加直观的掌握当前飞行位置的三维地理信息和周边态势，能够及时调整直升机的飞行参数以及飞行轨迹，以实现对直升机的飞行线路进行辅助导航，有效达到了提高直升机在所属区域安全飞行的目的。
Description
技术领域
本发明涉及三维重建技术领域，具体而言，涉及一种直升机导航方法、三维场景图像生成方法、装置及设备。
背景技术
直升机在应急救援、抗震救灾、农林喷洒、空中巡逻和电力巡线等低空飞行方面具有无可替代的优势。因此，直升机的使用越来越广泛。相比于大型的飞行设备，直升机在软件能力和硬件能力上均受到一定的限制。
目前，由于软件能力以及硬件能力的限制，直升机在执行低空飞行任务时主要依靠驾驶员目视飞行。具体的，由驾驶员肉眼对周围环境进行判断，并控制直升机的飞行方向。
但是，采用现有技术，在夜间或大雾等能见度低的气象条件飞行时，会降低直升机飞行的安全性。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种直升机导航方法、三维场景图像生成方法、装置及设备，以便提高直升机飞行的安全性。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种直升机导航方法，所述方法包括：
获取直升机的当前位置；
从预先生成的三维场景图像中读取所述当前位置所属区域的目标三维图像，所述三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；
显示所述目标三维图像，并将所述当前位置在所述目标三维图像中的对应位置上显示所述直升机的图标。
可选地，所述显示所述目标三维图像，包括：
接收用户的视角指示信息，所述视角指示信息用于指示目标图像视角；
根据所述视角指示信息所指示的目标图像视角，显示所述目标图像视角下的所述目标三维图像。
可选地，所述方法还包括：根据预设的碰撞缓冲区参数，确定待显示在所述目标三维图像中的目标碰撞缓冲区；
在所述目标三维图像中以预设图标显示所述目标碰撞缓冲区。
可选地，所述三维场景图像中包括：地表建筑的信息，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
第二方面，本申请实施例还提供了一种三维场景图像生成方法，所述方法包括：
获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；
根据所述地形图，生成第一图像，所述第一图像为数字高程模型图像；
根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，所述第二图像为满足预设分辨率的图像；
根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像。
可选地，所述根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，包括：
对所述多帧卫星图像分别进行校正处理，得到多帧第一中间图像；
对多帧第一中间图像进行拼接处理，得到第二图像。
可选地，所述根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像，包括：
对所述第一图像和第二图像进行数据融合处理，得到第二中间图像；
在所述第二中间图像中叠加地表建筑的信息，得到所述三维场景图像，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
第三方面，本申请实施例还提供了一种直升机导航装置，所述装置包括：获取模块、读取模块以及显示模块；
所述获取模块，用于获取直升机的当前位置；
所述读取模块，用于从预先生成的三维场景图像中读取所述当前位置所属区域的目标三维图像，所述三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；
所述显示模块，用于显示所述目标三维图像，并在所述当前位置在所述目标三维图像中的对应位置上显示所述直升机的图标。
可选地，所述装置还包括：接收模块；
所述接收模块，用于接收用户的视角指示信息，所述视角指示信息用于指示目标图像视角；
所述显示模块，还用于根据所述视角指示信息所指示的目标图像视角，显示所述目标图像视角下的所述目标三维图像。
可选地，所述装置还包括：确定模块；所述确定模块，用于根据预设的碰撞缓冲区参数，确定待显示在所述目标三维图像中的目标碰撞缓冲区；
所述显示模块，还用于在所述目标三维图像中以预设图标显示所述目标碰撞缓冲区。
可选地，所述三维场景图像中包括：地表建筑的信息，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
第四方面，本申请实施例还提供了一种三维场景图像生成装置，所述装置包括：获取模块以及生成模块；
所述获取模块，用于获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；
所述生成模块，用于根据所述地形图，生成第一图像，所述第一图像为数字高程模型图像；根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，所述第二图像为满足预设分辨率的图像；根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像。
可选地，所述生成模块，具体用于：
对所述多帧卫星图像分别进行校正处理，得到多帧第一中间图像；
对多帧第一中间图像进行拼接处理，得到第二图像。
可选地，所述生成模块，还具体用于：
对所述第一图像和第二图像进行数据融合处理，得到第二中间图像；
在所述第二中间图像中叠加地表建筑的信息，得到所述三维场景图像，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
第五方面，本申请实施例还提供了一种直升机导航设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当直升机导航设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如第一方面提供的所述方法的步骤。
第六方面，本申请实施例还提供了一种三维场景图像生成设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当三维场景图像生成设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如第二方面提供的所述方法的步骤。
第七方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如第一方面或第二方面实施例提供的所述方法的步骤。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供一种直升机导航方法、三维场景图像生成方法、装置及设备，该方法包括：获取直升机的当前位置；从预先生成的三维场景图像中读取当前位置所属区域的目标三维图像，三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；显示目标三维图像，并将当前位置在目标三维图像中的对应位置上显示直升机的图标。在本方案中，可以从预先构建的三维场景图像中读取直升机的当前位置对应的目标三维图像，并在目标三维图像中显示直升机的图标，以便于驾驶员更加直观的掌握当前飞行位置的三维地理信息和周边态势，能够及时调整直升机的飞行参数以及飞行轨迹，以实现对直升机的飞行线路进行辅助导航，有效达到了提高直升机在所属区域安全飞行的目的。
另外，本申请实施例还提供了一种三维场景图像生成方法，该方法包括：获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；根据地形图，生成第一图像，其中，第一图像为数字高程模型图像；根据多帧卫星图像，生成第二图像；其中，第二图像为满足预设分辨率的图像；根据第一图像和第二图像，生成三维场景图像。在本方案中，通过根据生成的数字高程模型图像和满足预设分辨率的图像，以创建三维场景图像，可以极大的再现地面环境的真实，实现了对大范围三维地形景观的快速、多角度、流畅的浏览，给人以身临其境的视觉感受。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种直升机导航设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种直升机导航设备安装的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种直升机导航方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种直升机导航方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的直升机在左视角下的目标三维图像示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种直升机导航方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种目标碰撞缓冲区的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成设备的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成方法的流程示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种三维场景图像生成方法的流程示意图；
图11为本申请实施例提供的又一种三维场景图像生成方法的流程示意图；
图12为本申请实施例提供的一种直升机导航装置的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
图1为本申请实施例提供的一种直升机导航设备的结构示意图；该直升机导航设备如可以是安装于直升机驾驶观测台的工控一体机的终端，以用于实现本申请的直升机导航方法。如图1所示，直升机导航设备100包括：处理器101和存储器102。
其中，存储器102用于存储程序，处理器101调用存储器102存储的程序，以执行下面实施例提供的直升机导航方法。
具体实施过程中，直升机导航设备100可以安装在直升机上。图2为本申请实施例提供的一种直升机导航设备安装的结构示意图，如图2所示，直升机导航设备100可以安装在直升机前方能够被驾驶员清楚查看到的位置。
如下将通过多个具体的实施例对本申请所提供的直升机导航方法进行详细说明。
图3为本申请实施例提供的一种直升机导航方法的流程示意图；可选地，该方法可由上述实施例提供的直升机导航设备中的处理器实现。如图3所示，该方法包括：
S301、获取直升机的当前位置。
可选地，可以通过GPS天线、北斗系统和高度计等定位装置，实时获取直升机当前精确的位置信息，并生成对应的位置信号发送至直升机导航设备，以实现对直升机当前位置信息的获取。
S302、从预先生成的三维场景图像中读取当前位置所属区域的目标三维图像。
其中，三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到。
在一种可实现的方式中，在直升机飞行前，预先采集直升机预飞行区域的地形图和卫星遥感图像数据，并分别对采集到的地形图和卫星遥感图像数据进行处理，使得可以进行融合处理以生成直升机预飞行区域三维场景图像，并将生成的三维场景图像进行存储。
需要说明的是，在本实施例中，关于如何基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到三维场景图像，将在后续的实施例中进行详细说明，在此不进行具体说明。
可选地，根据直升机的当前位置信息，从存储的三维场景图像中读取直升机在三维场景图像中的目标三维图像。
S303、显示目标三维图像，并将当前位置在目标三维图像中的对应位置上显示直升机的图标。
在一种可实现的方式中，还可以将读取到的目标三维图像显示在直升机导航设备中的屏幕中，并以直升机的图标形式进行显示，以便于驾驶员更加直观的掌握当前飞行位置的三维地理信息和周边态势，能够及时调整直升机的飞行参数以及飞行轨迹，其中，直升机的飞行参数可以包括飞行角度、飞行方向以及飞行高度等，以实现对直升机飞行线路的辅助导航，有效达到了提高直升机在所属区域安全飞行的目的。
综上所述，本申请实施例提供一种直升机导航方法，该方法包括：获取直升机的当前位置；从预先生成的三维场景图像中读取当前位置所属区域的目标三维图像，三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；显示目标三维图像，并将当前位置在目标三维图像中的对应位置上显示直升机的图标。在本方案中，可以从预先构建的三维场景图像中读取直升机的当前位置对应的目标三维图像，并在目标三维图像中显示直升机的图标，以便于驾驶员更加直观的掌握当前飞行位置的三维地理信息和周边态势，能够及时调整直升机的飞行参数以及飞行轨迹，以实现对直升机的飞行线路进行辅助导航，有效达到了提高直升机在所属区域安全飞行的目的。
图4为本申请实施例提供的另一种直升机导航方法的流程示意图；可选地，如图4所示，其中，显示目标三维图像，可以包括：
S401、接收用户的视角指示信息。
其中，视角指示信息用于指示目标图像视角。
可选地，视角指示信息可以是指示直升机在读取到的目标三维场景图像中模拟飞行的各个目标图像视角，如目标图像视角可以是：左视角、右视角、后上方视角、俯视角等。
在一种可实现的方式中，如用户输入的视角指示信息是浏览直升机在目标三维图像中飞行的左视角。此外，还可以是其它目标图像视角。
S402、根据视角指示信息所指示的目标图像视角，显示目标图像视角下的目标三维图像。
可选地，可以在根据接收到的不同视角指示信息，实现了从不同视角直观显示直升机在目标三维图像中的图像信息，使得驾驶员可以全方位掌握直升机在当前位置的飞行情况，以便于及时发现问题。
举例说明，如图5为本申请实施例提供的是直升机在左视角下的目标三维图像的示意图，在本实施例中仅示出了左视角下的目标三维图像，还可以为其它视角下的目标三维图像，使得驾驶员在驾驶舱内就能够获取到直升机在当前位置时，不同视角下直升机在目标三维图像，多视角掌握直升机当前飞行情况。
可选地，还可以接收用户输入的查询指令，如可以在显示的目标三维三维图像中查询周边地形信息、可供备降点等，以提高三维场景图像的展示和交互浏览的实用性。
图6为本申请实施例提供的又一种直升机导航方法的流程示意图；可选地，如图6所示，该方法还包括：
S601、根据预设的碰撞缓冲区参数，确定待显示在目标三维图像中的目标碰撞缓冲区。
由于直升机大多是在低空执行飞行任务，尤其是在复杂气象条件下，电缆及其他障碍物更难以辨别，存在尾旋翼与地面、地面建筑物、植被，或人员碰撞的风险，影响直升机飞行的安全性。
因此，亟需设置直升机的碰撞缓冲区，使得驾驶员能够快速、准确对障碍物进行规避，能够更加有效保障直升机的飞行安全。
在一种可实现的方式中，如可以将直升机的碰撞缓冲区参数设置为半径200米球体，以确定直升机在目标三维图像中的目标碰撞缓冲区。
S602、在目标三维图像中以预设图标显示目标碰撞缓冲区。
可选地，预设图标可以是100％黄色(纯黄色)渲染，以警告指示圈标出直升机当前的目标碰撞缓冲区。
例如，如图7为本申请实施例提供的一种目标碰撞缓冲区的示意图，如图7所示，可以将目标碰撞缓冲区以预设图标(如可以是带颜色的圆柱体)直观的显示在目标三维图像中，为驾驶员对所属区域潜在危险进行判断提供了有效的支持，可以提示飞行员避开危险障碍物，更加有效保障直升机的飞行安全。
可选地，三维场景图像中包括：地表建筑的信息，地表建筑的信息至少包括：地表建筑的高度和墙体纹理。
在一种可实现的方式中，如地表建筑可以是：高压输电线路及塔基的位置及高度、变电站(所)的位置、风力发电风车柱子高度及风叶长度、高架桥梁位置及高度，以及山区的索道、滑索、通讯铁塔的位置及高度等。
则可以在生成的三维场景图像中对各地表建筑的高度和墙体纹理进行贴图渲染，以提高三维场景图像的真实性和实用性。
图8为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成设备的结构示意图；该三维场景图像生成设备可以是具备数据处理功能的计算设备。如图8所示，该设备包括：处理器801、存储器802。其中，存储器802用于存储程序，处理器801调用存储器802存储的程序，以执行下面实施例提供的三维场景图像生成方法。
图9为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成方法的流程示意图；可选地，该方法可由上述实施例提供的三维场景图像生成设备中的处理器实现。如图9所示，该方法还包括：
S901、获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像。
在一种可实现的方式中，如以某一飞行区域A为例，则可以获取直升机在飞行区域A中的飞行线路走廊带两侧各15km的1:1万地形图，并转换为WGS84坐标系，地形图的平面位置精度要求小于5m，以及获取到的地形图中标注有村镇名、公路、铁路、学校、电力、通讯等地物信息，使得在后续根据地形图生成三维场景图像中显示周边的地标名称，以便于直升机的方向导航。
另外，并获取飞行线路走廊带两侧各15km范围内的多帧高分卫星图像数据，要求卫星图像空间分辨率为0.5m，且图像清晰、无云层、积雪覆盖等。
S902、根据地形图，生成第一图像。
其中，第一图像为数字高程模型图像。
在一种可实现的方式中，根据地形图，生成第一图像，可以包括：高程数据矢量化、数据转换、生成TIN(Triangulated Irregular Network，不规则三角网)图层以及生成数字高程模型图像等多个处理步骤。如下通过具体实施例进行详细说明。需要说明的是，如下处理过程仅为示例性的，具体实施过程中，可以选择其他软件或处理过程。
1、高程数据矢量化
例如，可以采用MAPGIS(MapGeographic Information System，地理信息系统)软件，对获取到的地形图的地理底图进行扫描，并存为TIF(Tag Image File Format，标签图像文件格式)格式。
可选地，对获取到的地形图的图面复杂的地理底图在扫描之前，可以进行清绘，将其誊清到透明薄膜，以保证扫描的精度和提高矢量化的速度。
需要说明的是，可以在MAPGIS软件的编辑模块中进行矢量化，其矢量化过程和精度要求与其他图层相同。具体如下：
1)在线编辑菜单，选择“参数编辑”的“编辑线属性结构”。在弹出的对话框中修改线的属性结构，增加一个“高程”字段，作为存储字段。
2)在矢量化菜单，选择“设置高程参数”，“当前高程”中输入将要矢量化的等高线的高程值，“高程增量”中输入等高距，如20米等高距就输入20，增加就输入20，减少就输入-20。“高程域名”选择建立的高程字段。
3)在矢量化菜单，选择“交互式矢量化”，高程值就会自动地存入到相应的字段中。
4)在编辑模块对已完成矢量化的高程数据进行检查，避免遗漏。
2、数据转换
还可以采用MAPGIS软件中的文件转换模块，将生成的高程文件转换为ARC/INFO所能识别的格式。
比如，可以在输出菜单，选择“输出ARC/INFO(标准格式)OUT”，并在对话框中指明存放路径，将矢量化的高程数据进行格式转换。
3、生成TIN图层
其中，可以在ArcView软件中，运用3D和Spatial(空间的)模块生成：可以在Surface菜单，选择“Create TIN from feature”，并在弹出的对话框“Height source”中选择存储高程的字段，点击OK以后，以生成TIN图层。
可选地，还可以在ARC/INFO软件中，直接用Wizard来生成TIN。如调用ArcToolbox，选择“Conversion Tools”，“Import to Tin”，“Create Tin Wizard”，按照步骤提示，添加ARC/INFO coverage文件，以生成TIN图层。
4、生成数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)图像
可选地，可以在ArcView软件中生成。如在Theme菜单，选择“Covert to Grid”，将TIN图层转化为数字高程模型图像。
在另一种可实现的方式中，还可以在ARC/INFO软件中生成，如调用ArcToolbox，选择“Conversion Tools”，“Import to Grid”，“Tin to Grid”，按照步骤提示，以生成数字高程模型图像。
S903、根据多帧卫星图像，生成第二图像。
其中，第二图像为满足预设分辨率的图像。满足预设分辨率，可以指大于或等于预设分辨率。
在一种可实现的方式中，根据卫星图像生成第二图像可以包括：几何精校正、数字镶嵌、波段合成、反差调整、地理配准和图像融合等处理，以生成满足预设分辨率的第二图像。具体过程将在下述实施例中详细说明。
S904、根据第一图像和第二图像，生成三维场景图像。
在一种可实现的方式中，如可以利用TerraBuilder(三维地形绘制工具)，根据第一图像和第二图像生成三维场景图像，使得各种地物能够在三维场景图像中确定其唯一的空间位置。
其中，通过采用金字塔式的数据管理模式，利用TerraBuilder将第一图像和第二图像进行叠加处理，以生成三维场景图像，并以MPT(MacintoshPaintbrush，一种图形文件格式)文件格式保存三维场景地形数据库，从而实现了对大范围三维场景图像的快速、多角度、流畅的浏览。这样通过叠加数字高程模型的第一图像和满足预设分辨率的第二图像，以生成三维场景图像，可以极大的再现地面环境的真实，给人以身临其境的视觉感受，同时还加强了各种地形场景空间位置关系的查询和分析的三维效果，有利于不同用户更好地查看和理解各种空间位置关系。
综上所述，本申请实施例还提供了一种三维场景图像生成方法，该方法包括：获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；根据地形图，生成第一图像，其中，第一图像为数字高程模型图像；根据多帧卫星图像，生成第二图像；其中，第二图像为满足预设分辨率的图像；根据第一图像和第二图像，生成三维场景图像。在本方案中，通过根据生成的数字高程模型图像和满足预设分辨率的图像，以创建三维场景图像，可以极大的再现地面环境的真实，实现了对大范围三维地形景观的快速、多角度、流畅的浏览，给人以身临其境的视觉感受。
图10为本申请实施例提供的另一种三维场景图像生成方法的流程示意图；可选地，如图10所示，上述步骤S903：根据多帧卫星图像，生成第二图像，包括：
S1001、对多帧卫星图像分别进行校正处理，得到多帧第一中间图像。
可选地，在选取待处理的卫星图像时，应尽可能选择成像时间和成像条件接近的卫星遥感图像，以减轻后续的色调调整工作。
由于卫星接收站地面处理系统一般已经对所接收的卫星图像数据进行了辐射校正、大气校正和系统几何校正，用户一般只需利用地面控制点对获取到的卫星图像进行几何精校正。
其中，几何校正的精度直接取决于地面控制点选取的精度、分布和数量。因此，地面控制点的选择必须满足一定的条件，即：地面控制点应当均匀地分布在图像内；地面控制点应当在图像上有明显的、精确的定位识别标志，如公路、铁路交叉点、河流叉口、农田界线等，同时选择控制点时应尽量少选那些随时间的推移易发生位置变化的特征点，以保证空间配准的精度；地面控制点要有一定的数量保证。
比如，可以利用获取到的地形图中选取合适的地面控制点分别对多帧卫星图像进行几何精校正，以得到多帧第一中间图像。
S1002、对多帧第一中间图像进行拼接处理，得到第二图像。
通常，在卫星遥感图像的应用中，当研究区处于几幅卫星图像的交界处或研究区较大需要多幅卫星图像才能覆盖时，需要把覆盖研究区的那些卫星图像进行配准，进而将多帧卫星图像拼接镶嵌起来，以生成一幅具有更多空间细节、光谱细节、更易判读的卫星图像，以便于后续对完整的卫星图像进行统一处理、解译、分析和研究。
其中，拼接处理(也称为数字镶嵌)就是对若干幅互为邻接(时相往往可能不同)的卫星遥感数字图像通过彼此间的几何镶嵌、色调调整、去重叠等数字处理，镶合拼接成一幅统一的卫星图像，制作成一幅总体上比较均衡的数字镶嵌图。
需要说明的是，在对多帧卫星图像的进行镶嵌时，包括以下几个步骤：
(1)确定标准像幅
标准像幅往往选择处于研究区中央的卫星图像，以后的镶嵌工作都该帧卫星图像作为基准进行，其次确定镶嵌的顺序，即以标准像幅为中心，由中央向四周逐步进行。值得注意的是，镶嵌工作的着眼点是全部待镶嵌的图像，而落脚点却总是两幅相邻卫星图像间的镶嵌。
(2)确定重叠区
卫星遥感图像镶嵌工作的进行主要是基于相邻两帧卫星图像的重叠区。无论是色调调整，还是几何镶嵌，都是将重叠区作为基准进行的。重叠区确定的是否准确直接影响到镶嵌的效果。
(3)色调调整
色调调整是卫星遥感图像数字镶嵌技术中的一个关键环节。不同时相或成像条件存在差异的图像，由于要镶嵌的图像辐射水平不一样，卫星图像的亮度差异较大，若不进行色调调整，镶嵌在一起的几幅图，即使几何位置配准很理想，由于色调各不相同，也不能很好地应用于各个专业上。另外，成像时相和成像条件接近的图像，也会由于传感器的随即误差造成不同象幅的图像色调不一致，从而影响应用的效果，因此必须进行色调调整这一工作。
(4)图像镶嵌
在重叠区已确定和色调调整完毕后，即可对相邻两帧卫星图像进行镶嵌了。所谓镶嵌就是在相邻两帧待镶嵌卫星图像的重叠区内找到一条接缝线。接缝线的质量直接影响镶嵌图像的效果。在镶嵌过程中，即使对两帧卫星进行了色调调整，但两帧卫星接缝处的色调也不可能完全一致，为此还需对卫星图像的重叠区进行色调的平滑(亮度镶嵌)，这样才能在镶嵌后的图像中无接缝存在。
可选地，在多帧第一中间图像进行拼接处理之后，还需要对拼接后的卫星图像进行波段合成、反差调整、地理配准和图像融合等操作，以生成满足预设分辨率的第二图像。具体如下：
(1)波段合成
选用多光谱图像的三个波段分别作为R、G、B通道合成彩色图像，进行波段合成。
(2)反差调整
根据人眼的观察特性，对拼接后的卫星图像进行图像增强处理，有效地突出有用信息、抑制其它干扰因素，改善图像的视觉效果，提高重现图像的逼真度，增强信息提取与识别能力。
(3)地理配准
对经过增强处理的卫星图像进行地理投影，叠加公里网和经纬度坐标，然后按工作区范围进行裁剪。
(4)图像融合
其中，图像融合是将不同类型传感器获取的同一地区的影像数据进行空间配准。然后，采用一定的算法将各卫星图像数据中所含的信息优势或互补性有机地结合起来产生新影像的技术。
通过将高空间分辨率的影像与高光谱分辨率的影像融合在一起，以生成一幅具有更多空间细节、光谱细节、更易判读的满足预设分辨率的第二图像。
图11为本申请实施例提供的另一种三维场景图像生成方法的流程示意图；可选地，如图11所示，上述步骤S904：根据第一图像和第二图像，生成三维场景图像，包括：
S1101、对第一图像和第二图像进行数据融合处理，得到第二中间图像。
在一种可实现的方式中，如可以采用TerraBuilder对第一图像和第二图像进行数据融合处理，具体如下。
首先，选择工具栏“Insert Elevation”导入创建的第一图像(DEM)数据，第一图像数据设置坐标系统和创建分辨率金字塔，并通过鼠标在中心区域滑动，看状态栏是否有高程变化来判断第一图像的文件是否正常导入。
然后，再继续选择工具栏中“Insert Imagery”导入第二图像数据，并在第二图像数据文件导入后设置对应的坐标系统，并创建分辨率金字塔。
最后，在添加完第一图像和第二图像的基础数据后，点击工具栏上“Create MPT”对第一图像和第二图像进行数据融合处理，以得到第二中间图像。
S1102、在第二中间图像中叠加地表建筑的信息，得到三维场景图像。
其中，地表建筑的信息至少包括：地表建筑的高度和墙体纹理。
在一种可实现的方式中，可以使用TerraExplorer Pro软件创建地表建筑物，如可以通过TerraExplorer Pro创建大部分地表建筑物和树木。首先，在上述得到的第二中间图像中绘制地表建筑的各角点，且在各角点位置确定后，设置各地表建筑物对应的高度和墙体纹理等信息。
TerraExplorer Pro自带大量贴图文件，也可实地采集纹理数据，在满足显示效果的前提下，尽可能将纹理文件保存为小尺寸纹理，从而提高系统显示速度。
使用TerraExplorer Pro软件进行三维建模制作主要有如下几个步骤：
(1))建立三维模型结构：利用软件提供的几何体以及修改工具建立模型的轮廓。
(2)纹理处理：根据需求选择合适的纹理图像，纹理主要来源于各类数码照片。在三维建模中，纹理的大小直接关系到模型文件的渲染速度和整个场景数据量的大小，因此在处理贴图文件时，应尽可能在不影响模型外观的前提下将纹理尺寸调小。
(3)贴纹理：分别为三维模型的各个地表建筑面贴上已经处理好的纹理。
(4)导出文件：制作好的三维模型需要根据三维展示平台支持的数据格式将模型导出来。
TerraExplorer Pro识别的三维模型格式为DirectX(*.x)格式，则在导出文件时需要将导出的模型同贴图文件放在同一个文件夹下，否则在模型展示的过程中会出现纹理丢失的现象。再利用TerraExplorer Pro自带的MakeXpl.exe程序将DirectX(*.x)格式转换为.XPL格式，这种格式在TerraExplorer Pro三维场景中展示效果更好，且所占资源更小。
需要注意的是DirectX(*.x)模型文件需要与其所调用的贴图文件放在同一文件夹下，否则在批量创建*.xpl文件的时候会有错误提示。*.x格式的模型文件经过工具处理可生成一系列*.xpl文件，*.xpl文件是Skyline专有的在贴图上进行层次细节分级显示的模型金字塔格式文件，它包含了.X模型同其调用的贴图文件，是Skyline中自带的支持LOD特性的文件格式。
各地表建筑的三维模型文件建好之后，即可以导入到第二中间图像中，如导入TerraExplorer Pro三维场景图像中，在地表建筑模型数量较少的情况下，可以单个的导入三维场景图像中，并在三维场景图像中找到对应的位置并调整地表建筑模型的大小、旋转角度等参数。对于地表模型数据量很大的情况，则需要批量加载地表建筑的三维模型，以得到三维场景图像。
下述对用以执行本申请所提供的直升机导航方法、三维场景图像生成方法的装置及存储介质进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。
图12为本申请实施例提供的一种直升机导航装置的结构示意图；如图12所示，该装置包括：获取模块1201、读取模块1202以及显示模块1203。
获取模块1201，用于获取直升机的当前位置；
读取模块1202，用于从预先生成的三维场景图像中读取当前位置所属区域的目标三维图像，三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；
显示模块1203，用于显示目标三维图像，并在当前位置在目标三维图像中的对应位置上显示直升机的图标。
可选地，该装置还包括：接收模块；
接收模块，用于接收用户的视角指示信息，所述视角指示信息用于指示目标图像视角；
所述显示模块1203，还用于根据所述视角指示信息所指示的目标图像视角，显示目标图像视角下的目标三维图像。
可选地，该装置还包括：确定模块；确定模块，用于根据预设的碰撞缓冲区参数，确定待显示在目标三维图像中的目标碰撞缓冲区；
显示模块1203，还用于在目标三维图像中以预设图标显示目标碰撞缓冲区。
可选地，三维场景图像中包括：地表建筑的信息，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
图13为本申请实施例提供的一种三维场景图像生成装置的结构示意图；如图13所示，该装置包括：获取模块1301以及生成模块1302。
获取模块1301，用于获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；
生成模块1302，用于根据地形图，生成第一图像，第一图像为数字高程模型图像；根据多帧卫星图像，生成第二图像，第二图像为满足预设分辨率的图像；根据第一图像和第二图像，生成三维场景图像。
可选地，生成模块1302，具体用于：
对多帧卫星图像分别进行校正处理，得到多帧第一中间图像；
对多帧第一中间图像进行拼接处理，得到第二图像。
可选地，生成模块1302，还具体用于：
对第一图像和第二图像进行数据融合处理，得到第二中间图像；
在第二中间图像中叠加地表建筑的信息，得到三维场景图像，地表建筑的信息至少包括：地表建筑的高度和墙体纹理。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种直升机导航方法，其特征在于，所述方法包括：
获取直升机的当前位置；
从预先生成的三维场景图像中读取所述当前位置所属区域的目标三维图像，所述三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；
显示所述目标三维图像，并将所述当前位置在所述目标三维图像中的对应位置上显示所述直升机的图标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示所述目标三维图像，包括：
接收用户的视角指示信息，所述视角指示信息用于指示目标图像视角；
根据所述视角指示信息所指示的目标图像视角，显示所述目标图像视角下的所述目标三维图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据预设的碰撞缓冲区参数，确定待显示在所述目标三维图像中的目标碰撞缓冲区；
在所述目标三维图像中以预设图标显示所述目标碰撞缓冲区。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述三维场景图像中包括：地表建筑的信息，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
5.一种三维场景图像生成方法，其特征在于，所述方法包括：
获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；
根据所述地形图，生成第一图像，所述第一图像为数字高程模型图像；
根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，所述第二图像为满足预设分辨率的图像；
根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，包括：
对所述多帧卫星图像分别进行校正处理，得到多帧第一中间图像；
对多帧第一中间图像进行拼接处理，得到第二图像。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像，包括：
对所述第一图像和第二图像进行数据融合处理，得到第二中间图像；
在所述第二中间图像中叠加地表建筑的信息，得到所述三维场景图像，所述地表建筑的信息至少包括：所述地表建筑的高度和墙体纹理。
8.一种直升机导航装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、读取模块以及显示模块；
所述获取模块，用于获取直升机的当前位置；
所述读取模块，用于从预先生成的三维场景图像中读取所述当前位置所属区域的目标三维图像，所述三维场景图像基于预先获取的地形图以及卫星图像融合处理得到；
所述显示模块，用于显示所述目标三维图像，并在所述当前位置在所述目标三维图像中的对应位置上显示所述直升机的图标。
9.一种三维场景图像生成装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块以及生成模块；
所述获取模块，用于获取直升机飞行区域的地形图和多帧卫星图像；
所述生成模块，用于根据所述地形图，生成第一图像，所述第一图像为数字高程模型图像；根据所述多帧卫星图像，生成第二图像，所述第二图像为满足预设分辨率的图像；根据所述第一图像和所述第二图像，生成三维场景图像。
10.一种直升机导航设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当直升机导航设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-4任一所述方法的步骤。
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