CN113406970B - 一种高效倾斜摄影采集影像方法、设备及储存介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及倾斜摄影技术领域，尤其涉及一种高效倾斜摄影采集影像方法，包括步骤获取拍摄区域的地理信息数据；获取航行数据，航行数据包括无人机参数、飞行影响因素；根据地理信息数据判断拍摄区域为单一地形或者组合地形；在判断拍摄区域为组合地形的情况下，拆分组合地形为多个单一地形；计算每个单一地形中拍摄的航向重叠度、旁向重叠度；根据航向重叠度、旁向重叠度、航行数据计算飞行参数；确定拍摄方式，根据拍摄方式规则和飞行参数生成初始飞行航迹。所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，解决了人为因素导致的拍摄影像质量差、不准确地技术问题，产生了提升拍摄质量、拍摄效率的技术效果。

Description

一种高效倾斜摄影采集影像方法、设备及储存介质

技术领域

本发明涉及倾斜摄影技术领域，尤其涉及一种高效倾斜摄影采集影像方法、设备及储存介质。

背景技术

影像采集是无人机在进行巡检或者测绘等应用时必不可少的技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理。它不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维模型，故采集影像数量及效果对于三维模型的生成至关重要。传统图像的采集很大程度依靠技术人员对于地形地貌、相机参数、天气等因素的判断，如果技术人员判断不准，导致影像资源浪费或者无法建模。

因此，有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效倾斜摄影采集影像方法、设备及储存介质，能够解决上述至少一项技术问题。

本发明提供了一种高效倾斜摄影采集影像方法包括步骤：获取拍摄区域的地理信息数据，所述地理信息数据包括地形地貌数据、建筑物数据、线路空间数据；

获取航行数据，所述航行数据包括无人机参数、飞行影响因素；

根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹。

进一步地，步骤根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹包括根据地理信息数据判断拍摄区域为单一地形或者组合地形；在判断拍摄区域为组合地形的情况下，拆分所述组合地形为多个单一地形；计算每个单一地形中拍摄的航向重叠度、旁向重叠度；根据所述航向重叠度、旁向重叠度、航行数据计算飞行参数；确定拍摄方式，根据拍摄方式规则和飞行参数生成初始飞行航迹。

进一步地，步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹包括：

所述拍摄方式为逐点拍摄；通过所述飞行参数和逐点拍摄方式，并生成初始飞行航迹。

进一步地，步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹，包括所述拍摄方式为定点拍摄；确定飞行起始点坐标和拍摄点坐标；根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序；根据拍摄顺序、飞行参数，生成初始飞行航迹。

进一步地，步骤根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序包括：分析拍摄点坐标分布情况，生成每个拍摄点坐标相对于飞行起始点的拍摄点相对坐标，计算每个拍摄点相对坐标在三轴方向上相对于飞行起始点坐标的差值，根据所述差值的正负对拍摄点进行拍摄区间的归类；计算不同类别拍摄点坐标数量的大小，将拍摄点坐标数量最大的拍摄区间确定为第一拍摄区间；根据每个拍摄区间内拍摄点相对于原点距离的大小，对每个拍摄点进行编号标记；根据拍摄区间、编号标记确定拍摄顺序。

进一步地，步骤生成初始飞行航迹之后还包括：根据所述初始飞行航迹进行无人机碰撞检测，判断碰撞检测是否成功；在判断为是的情况下，确定初始飞行航迹生成最终航迹；在判断为否的情况下，重新规划飞行航迹。

进一步地，步骤重新规划飞行航迹包括：确定碰撞点，所述碰撞点包括前碰撞点和后碰撞点；根据所述前碰撞点和后碰撞点生成飞行拐点；生成依次以前碰撞点、飞行拐点、后碰撞点为路线的调整飞行航迹；确定所述调整飞行航迹为最终航迹。

进一步地，所述拍摄规则还包括相机设置规则；所述相机设置规则包括将单镜头相机安装在设有俯仰轴、横滚轴和方向轴可三维旋转的云台上，通过云台控制器分别控制俯仰轴电机、横滚轴电机和方向轴电机将相机镜头指向设定角度后，触发相机快门拍摄，同时记录拍摄时的空间位置坐标信息；相机拍摄方向角度为前方45度、正下方90度、后方45度、左侧45度、右侧45度五个不同视角的拍摄。

本发明还保护一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的设备，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上述方法。

本发明还保护一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的存储介质，所述存储介质包括一个或多个程序，所述一个或多个程序可以被处理器执行以完成上述方法。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，解决了人为判断、设置导致的拍摄影像质量差、不准确地技术问题，产生了提升拍摄质量、拍摄效率的技术效果。

2.根据拆分所述组合地形为多个单一地形，解决的针对不同地形进行拍摄时，拍摄影像不能契合多种地形拍摄要求的技术问题，产生了提升拍摄质量、节约拍摄资源的技术效果。

3.所述定点拍摄的方式，解决了在进行无规则拍摄时无法快速生成合理的拍摄路线的技术问题，产生了提升拍摄效率、节约拍摄资源的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明一种实施方式示意图；

图2为本发明另一种实施方式示意图；

图3为本发明一种实施方式重叠率计算示意图；

图4为本发明一种实施方式逐点拍摄示意图；

图5为本发明一种实施方式定点拍摄示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参考图1所示，本发明保护一种高效倾斜摄影采集影像方法，包括步骤：

S100：获取拍摄区域的地理信息数据，所述地理信息数据包括地形地貌数据、建筑物数据、线路空间数据；

S200：获取航行数据，所述航行数据包括无人机参数、飞行影响因素；

S300：根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹。

采用上述方案，可以在终端上安装地面站地图软件进行飞行航迹的规划，通过框选地图界面上的区域选择拍摄区域，所述地形数据是指能够表示地球表面高低起伏状态的数据，即具有高程信息的数据；所述地貌数据主要为地貌类型数据，如山地、丘陵、平原等；所述建筑物是人们为了满足社会生活需要，人们创造的人工环境，例如房屋、杆塔、桥梁等，所述线路空间数据包括架设在空中的网线、电线等，地理信息数据中还包括飞行区域的地理信息数据。所述无人机参数包括但不限于无人机的型号、尺寸、最大续航里程、最大飞行时速、相机参数等，所述飞行影响因素包括天气因素、空中物体干扰等偶然因素。所述拍摄规则包括拍摄坐标、拍摄顺序、相机角度设置等。

所述方案通过导入航行数据和地理信息数据可以自动构建拍摄规则，解决了人为判断、设置导致的拍摄影像质量差、不准确地技术问题，产生了提升拍摄质量的技术效果，以及通过利用计算机处理拍摄图像，同时提升了处理过程中的精确程度。

参考图2、3所示，步骤根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹包括：

根据地理信息数据判断拍摄区域为单一地形或者组合地形；

在判断拍摄区域为组合地形的情况下，拆分所述组合地形为多个单一地形；

计算每个单一地形中拍摄的航向重叠度、旁向重叠度；

根据所述航向重叠度、旁向重叠度、航行数据计算飞行参数；

确定拍摄方式，根据拍摄方式规则和飞行参数生成初始飞行航迹。

采用上述方案，所述单一地形指的是平原、高原、丘陵、盆地、山地中的一种，所述组合地形指的是上述地形中的多种，由于不同地形对于影像的采集要求有差异，所以针对不同地形分别进行规划。同一航线上两相邻像片的重叠称航向重叠，相邻航线之间两相邻像片的重叠称旁向重叠。在摄影测量中，相邻相片上包含同一地区影像的部分，重叠的多少以占全张相片面积的百分数来表示，称为重叠度。其中ccd为传感器尺寸，d为焦距，h为飞行高度，len为地面跨度，x为航向间距或者旁向间距。根据公式d/ccd＝h/len，ratio＝(len-x)/len*k，k＝地形数据，计算重叠率的大小。所述飞行参数包括无人机实际飞行的速度、相机曝光间隔时长等，不同的拍摄方式具有不同的拍摄规则，拍摄方式可以进行提前预设。

通过对不同的地形分别计算重叠率，对于像山地等起伏较大的地形可以适当增加重叠度、对于像平原等起伏较小的地形可以适当较小重叠度，可以避免拍摄过多无用的影像，从而提升拍摄效率。

参考图4所示，步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹包括：

所述拍摄方式为逐点拍摄；

通过所述飞行参数和逐点拍摄方式，并生成初始飞行航迹。

采用上述方案，所述逐点拍摄适用于具有拍摄规律的区域，例如无人机沿着弓字形的飞行航迹进行飞行，此时只需使无人机在既定的路线上按照固定的相机曝光时间间隔进行拍照，当遇到不同地形时可以根据需要自动调节相机曝光时间间隔，以获得最优拍摄影像。

参考图5所示，步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹。包括：

所述拍摄方式为定点拍摄；

确定飞行起始点坐标和拍摄点坐标；

根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序；

根据拍摄顺序、飞行参数，生成初始飞行航迹。

采用上述方案，所述定点拍摄适用于按照非既定规则的拍摄，例如对于拍摄区域内的某些建筑物、景观等某些单独部分进行拍摄，那么如果采用逐点拍摄的方式将会拍摄大量非相关影像，造成拍摄资源的浪费以及拍摄效率低下。而常常所述需要单独拍摄的部分在地理上是呈无规律排布的，人为无法直接预先设计出最佳航迹，此时需要根据不同情况设置不同的无人机飞行航迹，所述飞行路线最优原则可以为飞行距离最短、飞行时间最短等原则；所述编号标记可以采用阿拉伯数字的方式，按照数字由小到达的方式，确定无人机到达每个拍摄点的先后顺序，通过结合飞行参数，生成初始飞行航迹。

参考图5所示，步骤根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序包括：

分析拍摄点坐标分布情况，生成每个拍摄点坐标相对于飞行起始点的拍摄点相对坐标，计算每个拍摄点相对坐标在三轴方向上相对于飞行起始点坐标的差值，根据所述差值的正负对拍摄点进行拍摄区间的归类；

计算不同类别拍摄点坐标数量的大小，将拍摄点坐标数量最大的拍摄区间确定为第一拍摄区间；

根据每个拍摄区间内拍摄点相对于原点距离的大小，对每个拍摄点进行编号标记；

根据拍摄区间、编号标记确定拍摄顺序。

采用上述方案，坐标系可以重新以无人机飞行起始点为坐标原点进行建立，所述拍摄点坐标分布情况体现每个拍摄点坐标相对与三轴、原点的相对位置，所述差值的正负表示拍摄点位于对应坐标轴的不同侧，通过三轴坐标系的建立总共可以生成8个拍摄区间，在每个拍摄区间内坐标点的X、Y、Z轴坐标正负关系分别为正正正、正正负…,通过计算差值可以将临近拍摄点归纳到同一个拍摄区间，从而使无人机进行拍摄时可以对同一区间的拍摄点进行统一拍摄，避免在无人机拍摄时飞行航迹设置的不合理、浪费拍摄资源。在每个区间内根据坐标计算每个拍摄点距离原点的远近确定拍摄的优先顺序。

步骤根据拍摄区间、编号标记确定拍摄顺序包括：

确定第N拍摄区间内最后一个拍摄点的坐标值，遍历余下未进行拍摄的拍摄区间的拍摄点坐标；

比较每个未到达的拍摄点坐标与第N拍摄区间内最后一个拍摄点的坐标值之间的位置关系；

确定二者距离最小的拍摄点坐标所在区间为第(N+1)拍摄区间；

采用上述方案，在无人机对每个区间进行拍摄完成后可以迅速锁定下一个最优拍摄区间，即通过距离其最近的拍摄点进行下一个拍摄区间的确定，从而提升了拍摄效率、减少了飞行距离。

在本发明的一些其他实施方式中，步骤生成初始飞行航迹之后还包括：

根据所述初始飞行航迹进行无人机碰撞检测，判断碰撞检测是否成功；

在判断为是的情况下，确定初始飞行航迹生成最终航迹；

在判断为否的情况下，重新规划飞行航迹。

采用上述方案，在实际飞行中无人机与建筑物、障碍物等需要保持一定的安全距离，通过所述碰撞检测可以提升无人机飞行的安全性能。

步骤重新规划飞行航迹包括：

确定碰撞点，所述碰撞点包括前碰撞点和后碰撞点；

根据所述前碰撞点和后碰撞点生成飞行拐点；

生成依次以前碰撞点、飞行拐点、后碰撞点为路线的调整飞行航迹；

确定所述调整飞行航迹为最终航迹。

采用上述方案，当碰撞检测不成功时，需要重新规划路线，无人机此时选择先飞往飞行拐点，在飞往下一个拍摄点。

所述拍摄规则还包括相机设置规则；

所述相机设置规则包括将单镜头相机安装在设有俯仰轴、

横滚轴和方向轴可三维旋转的云台上，通过云台控制器分别控制俯仰轴电机、横滚轴电机和方向轴电机将相机镜头指向设定角度后，触发相机快门拍摄，同时记录拍摄时的空间位置坐标信息；相机拍摄方向角度为前方45度、正下方90度、后方45度、左侧45度、右侧45度五个不同视角的拍摄。

本发明还保护一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的设备，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上述方法。

本发明还保护一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的存储介质，所述存储介质包括一个或多个程序，所述一个或多个程序可以被处理器执行以完成上述方法。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。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。

应当理解，本申请实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高效倾斜摄影采集影像方法，其特征在于，包括步骤：

获取拍摄区域的地理信息数据，所述地理信息数据包括地形地貌数据、建筑物数据、线路空间数据；

获取航行数据，所述航行数据包括无人机参数、飞行影响因素；

根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹；

步骤根据所述地理信息数据和航行数据构建拍摄规则，并生成初始飞行航迹包括：

根据地理信息数据判断拍摄区域为单一地形或者组合地形；

在判断拍摄区域为组合地形的情况下，拆分所述组合地形为多个单一地形；

计算每个单一地形中拍摄的航向重叠度、旁向重叠度；

根据所述航向重叠度、旁向重叠度、航行数据计算飞行参数；

确定拍摄方式，根据拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹；

步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹，包括：

所述拍摄方式为定点拍摄；

确定飞行起始点坐标和拍摄点坐标；

根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序；

根据拍摄顺序、飞行参数，生成初始飞行航迹；

步骤根据飞行路线最优原则，对每个拍摄点进行编号标记，进而确定拍摄顺序包括：

分析拍摄点坐标分布情况，生成每个拍摄点坐标相对于飞行起始点的拍摄点相对坐标，计算每个拍摄点相对坐标在三轴方向上相对于飞行起始点坐标的差值，根据所述差值的正负对拍摄点进行拍摄区间的归类；

计算不同类别拍摄点坐标数量的大小，将拍摄点坐标数量最大的拍摄区间确定为第一拍摄区间；

根据每个拍摄区间内拍摄点相对于原点距离的大小，对每个拍摄点进行编号标记；

根据拍摄区间、编号标记确定拍摄顺序。

2.根据权利要求1所述的高效倾斜摄影采集影像方法，其特征在于，步骤确定拍摄方式，根据所述拍摄方式和飞行参数生成初始飞行航迹包括：

所述拍摄方式为逐点拍摄；

通过所述飞行参数和逐点拍摄方式，生成初始飞行航迹。

3.根据权利要求1或2所述的高效倾斜摄影采集影像方法，其特征在于，步骤生成初始飞行航迹之后还包括：

根据所述初始飞行航迹进行无人机碰撞检测，判断碰撞检测是否成功；

在判断为是的情况下，确定初始飞行航迹生成最终航迹；

在判断为否的情况下，重新规划飞行航迹。

4.根据权利要求3所述的高效倾斜摄影采集影像方法，其特征在于，步骤重新规划飞行航迹包括：

确定碰撞点，所述碰撞点包括前碰撞点和后碰撞点；

根据所述前碰撞点和后碰撞点生成飞行拐点；

生成依次以前碰撞点、飞行拐点、后碰撞点为路线的调整飞行航迹；

确定所述调整飞行航迹为最终航迹。

5.根据权利要求4所述的高效倾斜摄影采集影像方法，其特征在于：

所述拍摄规则还包括相机设置规则；

所述相机设置规则包括将单镜头相机安装在设有俯仰轴、横滚轴和方向轴可三维旋转的云台上，通过云台控制器分别控制俯仰轴电机、横滚轴电机和方向轴电机将相机镜头指向设定角度后，触发相机快门拍摄，同时记录拍摄时的空间位置坐标信息；相机拍摄方向角度为前方45度、正下方90度、后方45度、左侧45度、右侧45度五个不同视角的拍摄。

6.一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的设备，其特征在于包括：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上述权利要求1-5任一项所述的方法。

7.一种基于高效倾斜摄影采集影像方法的存储介质，其特征在于：所述存储介质包括一个或多个程序，所述一个或多个程序可以被处理器执行以完成上述权利要求1-5任一项所述的方法。

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