CN114543841A - 环境因素对空三点云影响实验装置以及评估方法 - Google Patents

环境因素对空三点云影响实验装置以及评估方法 Download PDF

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Abstract

环境因素对空三点云影响实验装置以及评估方法。实验装置由倾斜摄影无人机、光源、飞行状态模拟器、评测模具构成。评测模具含三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具、圆形模具。光源包括灯具组合阵列和遮光装置。飞行状态模拟器通过旋翼拉绳、升降驱动器对倾斜摄影无人机进行控制。对不同照度的灯光、无人机不同飞行高度进行测量；单独评价不同测量环境参数下三维模型重建质量，包括顶层黑白、灰度、彩色辨识度；侧面黑白、灰度、彩色辨识度。本发明给出了模拟飞行器的飞行环境和飞行器的光环境，采集各种环境条件下照相机拍摄数据。给出不同飞行环境下无人机空三测量点云重建数据的数据质量参数。

Description

环境因素对空三点云影响实验装置以及评估方法
技术领域
本发明涉及空中三角测量领域，特别涉及环境因素对空中三点云的影响与评估方法。
背景技术
目前，对于同一目标三维成像，有很多测量方法，但是，各种测量方法都没有给出测量精度的评估方法。对于空中三角测量来说，要生成空中三角测量的点云数据，点云数据反映了被测目标的三维信息，属于还原真实场景的重要信息。由于用于空中三角测量的飞行器会受到各种干扰，干扰因素，对飞行器拍摄数据生成的点云和纹理会造成影响，目前，没有方法和手段评估环境因素对空中三角测量纹理数据的影响。
激光点云与空三点云广泛应用于地形数据获取。申请号202010736839.7《一种三维激光点云和全景图像的配准方法》将激光三维点云与全景图像二维数据进行配置。申请号：20210090259.5《综合机载和车载三维激光点云以及街景影像的三维建筑物精细几何重建方法》综合了机载和车载三维激光点云以及街景影像的三维建筑物精细几何重建。申请号201510228288.7《空中三角测量的方法与装置》给出了一种空中三角测量的方法与装置。上述三个技术方案均有所在领域的技术突破，但与本发明的技术不同，本发明用于模拟环境因素并评估环境因素对空三点云影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种实验装置，根据实验装置采集的数据，正确评估环境因素对空中三角测量点云数据生成质量评估的设备与评测方法。
本发明的目的是这样达到的：一种环境因素对空三点云影响实验装置，测量装置由倾斜摄影无人机、评测模具，光源、飞行状态模拟器组成。
评测模具由水平横截面为三角形、正方形、正五边形，正六边形，正八变形和圆形六个模具构成，分别称为三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具、圆形模具；所述三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具的最底层横截面外接圆半径与圆形模具最底层横截面半径相同；六个模具各层外接圆半径相同，高度相同；三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具最底层横截面外接圆圆心与圆形模具最底层横截面圆心均匀分布在同一个圆上，称其为模具分布圆。模具分布圆圆心与两个相邻模具底层横截面外接圆圆心呈正三角形，设圆形模具最底层横截面外接圆半径为R，则模具分布圆半径为2R。
光源包括灯具组合阵列和遮光装置，灯具组合阵列由悬挂在同一水平面的多个灯具构成，每个灯具由反光面罩、可调灯座、试验灯构成；遮光装置由两个卷轴和遮光面构成。
多个灯具悬挂在测试模具上方的同一个水平面上，试验灯发出的光朝上，反光面罩反射面朝下，形成灯具组合阵列；灯具组合阵列形成方向向下的均匀光源，照射到测试模具上；光源面积大于测试模具。
遮光装置的两个卷轴分布在透明面和遮光面的两侧，分别称为左侧卷轴和右侧卷轴。左侧卷轴和右侧卷轴结构相同。
飞行状态模拟器通过四根可以随意改变无人机旋翼高度的旋翼拉绳，控制无人机姿态，模拟无人机飞行状态；四根旋翼拉绳，两两成对安装；每对旋翼拉绳安装方式相同，其中，一对旋翼拉绳的一端分别穿过定滑轮并与无人机连接，滑轮固定座将定滑轮固定并悬挂在固定拉绳上，旋翼拉绳的另一端与分别与升降驱动器连接。
六个摸具中，每个模具均分为48层，每层水平横截面形状相似；各层外接圆圆心在同一直线上，外接圆圆心所在直线与水平面垂直；对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具每层水平面同方向顶点在同一平面上，且该平面与水平面垂直。每个模具的48层，分为八组，每组有六层；相同组层高相同，外接圆半径相同，不同组之间的层高不同，外接圆半径不同。
令w＝R/6144；层号从下到上编号，依次编号为第1、2、……、48号，层号用x表示，第x层的外接圆半径用Ra表示，层高用H表示，则各层外接圆半径Ra和层高H为：
第一组：第1-第6层：Ra＝(6144+(1-x)×512)w,H＝128w，
第二组：第7-第12层：Ra＝(3072+(7-x)2×56)w,H＝64w,
第三组：第13-第18层：Ra＝(1536+(13-x)×128)w,H＝32w
第四组：第19-第24层：Ra＝(768+(19-x)×64)w,H＝16w,
第五组：第25-第30层：Ra＝(384+(25-x)×32)w,H＝8w，
第六组：第31-第36层：Ra＝(192+(31-x)×16)w,H＝4w，
第七组：第37-第42层：Ra＝(96+(37-x)×8)w,H＝2w，
第八组：第43-第48层：Ra＝(48+(43-x)×4)w,H＝1w。
对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具，各层上底面连接外接圆圆心与其中一个顶点为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区。
对于圆形模具，从圆形到边线任意一点连线为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区。
各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合为：
A组合：顶层：黑白；侧面：灰度，
B组合：顶层：黑白；侧面：24色，
C组合：顶层：灰度，侧面：黑白，
D组合：顶层：灰度，侧面：24色，
E组合：顶层：24色，侧面：黑白，
F组合：顶层：24色，侧面：灰度。
反光面罩形状为一个旋转抛物面，由受力性能好，不易变形的材料制作，内侧贴有摄影反光布。
设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：调节杆安装槽两侧，各有四个调节杆定位孔.可调灯座由试验灯安装板，调节杆组成。
试验灯安装板用于安装试验灯，为圆盘状；在试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接有三个调节杆安装口；调节杆安装口为U形，由左侧安装支架、右侧安装支架、底部固定板构成；左侧安装支架、右侧安装支架、底部固定板为一个整体，左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有定位固定孔。
调节杆由调节杆柱状端和调节杆扁平端构成，调节杆柱状端长度远远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体。调节杆柱状端为圆柱状，调节杆扁平端为扁平状。在调节杆扁平状外侧中部，由扁平端固定孔；扁平端固定孔直径与定位固定孔直径相同。
调节杆装入调节杆定位管，调节杆定位管分为定位管本体、定位管左侧限定座98、定位管右侧限定座三部分；定位管本体为管状；定位管内径大于调节杆柱状端外经；本体两侧，焊接两个限定座，分别称为定位管左侧限定座、定位管右侧限定座；定位管左侧限定座和定位管右侧限定座均为柱状；在定位管本体右侧限定座上端，有一个内丝螺孔，称为调节杆紧固螺孔。
试验灯的灯具组合阵列有一个最小面积的外接矩形，这个最小面积外接矩形的宽用WL表示，长用LL表示，WL小于LL；试验灯的灯具组合阵列采用纵向和横向灯具数量灯具相等的阵列排列方式。
遮光装置的卷轴由轴体、支撑架、转盘构成；轴体为圆柱状，遮光面的固定边粘接在转轴轴体上，通过转轴转动方向，调节遮光面遮光面积。设轴体长度为WL。
轴体两侧分别固定支撑架，支撑架为柱状，半径比轴体小；支撑架用于连接轴体和转盘；将支撑架固定在一个U形槽，使其可以灵活转动，在两个支撑架的外侧分别设有转盘和转盘；转盘、支撑架、轴体成一个整体；支撑架、轴体同轴，且轴线过转盘圆心，且与转盘垂直；转盘为盘状，用于转动轴体。
遮光面由宽为WL、长为2LL的透明基层和同为宽为WL、长为2LL遮光层构成。
遮光层粘贴在宽为WL、长为2LL的透明基层上，透明基层粘上遮光层后，一侧为宽为WL，长为LL的透明侧，另一侧为宽为WL，长为LL的遮光侧；透明基层宽度方向的两侧为固定边，采用粘贴的方式固定在两个轴体上。
安装时，左侧轴体和右侧轴体的两端都有支撑架，两端支撑架均用U形支架支撑；以其中一端支撑架为例：左侧卷轴轴体支撑架卡入U形支架、右侧卷轴轴体支撑架卡入U形支架，U形支架分别安装在遮光固定座上，遮光固定座安装在墙壁上或者三角架上。
调节杆紧固螺孔由调节杆紧固螺钉由紧固螺钉外丝与紧固螺钉手柄组合而成。紧固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔匹配；紧固螺钉手柄用于旋转调节杆紧固螺钉。
调节定位杆限定板将调节杆定位管限制在反光面罩；两端为限定板端侧，中间为限定板中间部分；限定板中间部分为拱形，限制定位管右侧限定座、定位管左侧限定座的活动范围。
调节杆与可调灯座之间的安装：调节杆扁平端插入到左侧安装支架和右侧安装支架中间，调节杆安装螺栓依次穿过右侧安装支架定位固定孔、扁平端固定孔、左侧安装支架定位固定孔后，用调节杆安装螺帽和调节杆安装螺栓拧紧，使得调节杆固定在调节杆安装口，且灵活转动。
调节杆定位管的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座固定在反光面罩上。固定时，调节杆定位管嵌入调节杆安装槽，调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座和定位管左侧限定座被调节定位杆限定板限制，绕着定位管右侧限定座和定位管左侧限定座的轴线转动。
可调灯座的安装：三个调节杆的调节杆扁平端通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端分别穿过三个调节杆定位管的定位管本体，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管上。
飞行状态模拟器的滑轮固定座由两片弧形片状金属构成，弧形片状金属根据其功能划分为三个区域，两侧有两个螺栓固定孔，中间有一个拉绳包裹区，两片弧形片状金属与紧固螺栓配合使用；
一对滑轮固定座拉绳包裹区包裹固定拉绳，上端用紧固螺栓穿过这对滑轮固定座一侧的螺栓固定孔，另一端用紧固螺帽紧固；下端用滑轮螺栓穿过其中一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔、滑轮安装孔与另一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔，用滑轮螺帽紧固，紧固螺帽与滑轮螺帽拧紧后，固定拉绳与两个弧形片状金属组成一个整体。
升降驱动器由驱动盘、拉绳连接杆、电动机、电动机驱动器、微处理器构成。
驱动盘为金属圆盘，驱动盘正中间有个圆形电机转轴安装孔；驱动盘通过电机转轴安装孔安装到电机转轴上，随电机转轴转动；驱动盘上有若干个拉绳连接杆安装孔，用于安装拉绳连接杆；所有拉绳连接杆安装孔直径相同；每个拉绳连接杆安装孔与电机转轴安装孔距离都不相同。
拉绳连接杆由拉绳环、拉绳环挡板、连接杆主体、连接杆螺帽构成。拉绳环由拉绳环主体和拉绳连接挂钩构成，拉绳环主体和拉绳连接挂钩均为环形，并焊接在一起。
拉绳环挡板含外侧档盘、挡板主轴和挡板外丝螺纹；外侧档盘与挡板主轴由金属材料制作，外侧档盘为一圆盘，挡板主轴为柱状，其轴心与外侧档盘圆心在一条直线上，挡板主轴一端与外侧档盘焊接，另一端为挡板外丝螺纹；外侧档盘的直径大于拉绳环主体的外径；挡板主轴的直径略小于拉绳环主体的内径。
连接杆主体为柱状，一侧有主体内丝螺纹；另一侧有主体外丝螺纹，主体内丝螺纹与挡板外丝螺纹匹配；连接杆主体外径大于拉绳环主体的外径；主体外丝螺纹外径小于拉绳连接杆安装孔直径。
拉绳连接杆与驱动盘的安装：
主体外丝螺纹与连接杆螺帽内丝螺纹紧密咬合，挡板主轴穿过拉绳环主体内环，用挡板外丝螺纹与主体内丝螺纹咬合拧紧；主体外丝螺纹穿过一个拉绳连接杆安装孔的后，用连接杆螺纹与主体外丝螺纹咬合，将连接杆主体固定在驱动盘上；旋翼拉绳一端紧固连接在驱动盘的拉绳连接挂钩上，另一端穿过定滑轮与无人机旋翼安装臂连接。
驱动盘通过电机转轴安装孔安装到电动机转轴上，驱动盘平面方向与旋翼拉绳直线方向平行，且在一个平面；电机轴与定滑轮轴在一个水平面上；电动机转动带动驱动盘转动，驱动盘转动带动拉绳连接挂钩转动，拉绳连接挂钩转动导致无人机旋翼安装臂上下振动。
电动机的旋转由微处理器通过控制电动机驱动器实现对电动机的控制；一个微处理器控制四个电动机驱动器，每个电动机驱动器控制一个电动机；电动机为步进电机，所有电机控制器采用相同的电机控制电路，所有电动机选用相同的电动机。
评估包括测量方法和评价方法，在测量方法中，测量方式组合主要有：
1)不同照度的灯光；不同遮罩比例的遮罩；不同遮罩面积遮罩；无人机不同飞行状态的调整；无人机不同飞行高度；
2)分别改变不同照度的灯光、不同遮罩比列的遮罩、不同遮罩面积遮罩、不同飞行状态、无人机不同飞行高度的调整等多种环境组合；对每个组合在不同水平坐标，进行正射与倾斜摄影；
3)改变四个电动机转动速度，实现对飞行姿态的模拟
通过测量方式组合的改变，可以模拟不同的飞行环境下无人机飞行状态，根据不同飞行环境无人机正射与倾斜摄影重建三维数据，并对重建的三维数据评测不同环境下三维重建质量；
评价方法：本试验装置主要对重建后的三维数据进行评测，对于重建后的三维数据，针对不同形状评测模具在不同测量环境进行单独评价；
评价参数有：顶层黑白辨识度，顶层灰度辨识度；顶层彩色辨识度；侧面黑白辨识度，侧面灰度辨识度，侧面彩色辨识度；辨识度最高为8，最低为1。
辨识度采用人工评判方法，人工识别重建三维图像进行辨识。
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的黑白图像，则可以判断顶层黑白辨识度为x，取最高顶层黑白辨识度为最终顶层黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的灰度图像，则可以判断顶层灰度辨识度为x，取最高顶层灰度辨识度为最终顶层灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的24色图像，则可以判断顶层彩色辨识度为x，取最高顶层彩色辨识度为最终顶层彩色辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的黑白图像，则可以判断侧面黑白辨识度为x，取最高侧面辨识度为最终侧面黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的灰度图像，则可以判断侧面灰度辨识度为x，取最高侧面灰度辨识度为最终侧面灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的24色图像，则可以判断侧面彩色辨识度为x，取最高侧面彩色辨识度为最终侧面彩色辨识度。
飞行状态模拟器通过固定拉绳上的滑轮固定座将四个滑轮固定；四根旋翼拉绳一端紧固在拉绳连接挂钩上，另一端与无人机的旋翼安装臂紧固连接；固定拉绳1通过固定环固定，进而将无人机安装在需要评估的环境中。
试验灯安装在可调灯座上，用于发出需要照度和色温的光，光源的多个灯具组合形成往下的均匀光源，所发的光照射到被拍摄模具上，光源面积大于测试模具；
调节可调灯座与三个调节杆定位管的距离调接可调灯座的空间位置，从而可以调节灯光效果。
环境因素对空三点云影响实验装置安装在房间里，评测模具置于房间地面上；灯具组合阵列安装在房间天花板上；遮光装置安装在天花板上；固定环、升降驱动器安装在墙壁上；四个固定环安装在同一水平面；四个驱动盘的电机转轴安装孔在同一水平面；四个驱动盘所在平面与固定拉绳平行；灯具组合阵列在最高处；遮光装置在灯具组合阵列下边；固定拉绳在遮光装置下边，驱动盘在固定拉绳下边。
各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合分量为：
一黑白：
在24个色区上，分别涂色黑白相间的颜色,黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255；
二灰度：
对于第1-8号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝10x-2，
对于第9-24号色区：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝79+11×(x-8)；
三24色：
颜色有24种颜色，分别称为1#号颜色-24#号颜色；按色区号依次涂上各颜色：
1#号颜色：红色分量：115，绿色分量：82，蓝色分量：68；
2#号颜色：红色分量：194，绿色分量：150，蓝色分量：130；
3#号颜色：红色分量：98，绿色分量：122，蓝色分量：157；
4#号颜色：红色分量：87，绿色分量：108，蓝色分量：67；
5#号颜色：红色分量：133，绿色分量：128，蓝色分量：177；
6#号颜色：红色分量：103，绿色分量：189，蓝色分量：170；
7#号颜色：红色分量：214，绿色分量：126，蓝色分量：44；
8#号颜色：红色分量：80，绿色分量：91，蓝色分量：166；
9#号颜色：红色分量：193，绿色分量：90，蓝色分量：99；
10#号颜色：红色分量：94，绿色分量：60，蓝色分量：108；
11#号颜色：红色分量：157，绿色分量：188，蓝色分量：64；
12#号颜色：红色分量：224，绿色分量：163，蓝色分量：46；
13#号颜色：红色分量：56，绿色分量：61，蓝色分量：150；
14#号颜色：红色分量：70，绿色分量：148，蓝色分量：73；
15#号颜色：红色分量：175，绿色分量：54，蓝色分量：60；
16#号颜色：红色分量：231，绿色分量：199，蓝色分量：31；
17#号颜色：红色分量：187绿色分量：86，蓝色分量：149；
18#号颜色：红色分量：8，绿色分量：133，蓝色分量：61；
19#号颜色：红色分量：243，绿色分量：243，蓝色分量：242；
20#号颜色：红色分量：200，绿色分量：200，蓝色分量：200；
21#号颜色：红色分量：160，绿色分量：160，蓝色分量：160；
22#号颜色：红色分量：122，绿色分量：122，蓝色分量：122；
23#号颜色：红色分量：85，绿色分量：85，蓝色分量：85；
24#号颜色：红色分量：52，绿色分量：52，蓝色分量：52。
本发明的积极效果是：
1、提出一种用于评估空中三点云数据生成质量评估的设备，该设备可以模拟飞行器的飞行环境和照相机拍摄环境，以采集各种环境条件下照相机拍摄数据。
2、通过本发明方法，给出无人机倾斜摄影风速、关照、阴影等不同环境下点云数据的成像质量。
附图说明
图1是本发明的实验装置结构示意图。
图2是实验装置的评测模具结构示意图。
图3是正五边形模具顶面色区示意图。
图4是正六边形模具顶面色区示意图。
图5是反光面罩结构示意图。
图6是反光面罩俯视图。
图7是可调灯座试验灯安装板俯视图。
图8是调节杆安装口正视图。
图9是调节杆安装口侧视图。
图10是调节杆结构示意图。
图11是调节杆定位管结构示意图。
图12是调节杆紧固螺钉示意图。
图13是调节杆限定板俯视图。
图14是调节杆限定板正视图。
图15是调节杆与可调灯座之间的安装示意图。
图16是调节杆与反光面罩之间的安装示意图。
图17是调节杆与反光面罩之间的安装正视图。
图18是灯具组合阵列5×5阵列方式示意图。
图19是遮光装置结构示意图。
图20是遮光装置中左侧卷轴和右侧卷轴侧视图。
图21是遮光装置安装示意图。
图22是飞行状态模拟器中的其中一对拉绳安装与设计侧视图。
图23是弧形片状金属侧视图。
图24是弧形片状金属俯视图。
图25是两个弧形片状金属与螺栓配合使用，构成滑轮固定座结构图。
图26是升降驱动器的驱动盘结构示意图。
图27是升降驱动器的拉绳环结构示意图。
图28是升降驱动器的拉绳环挡板侧视图。
图29是升降驱动器的连接杆主体示意图。
图30是升降驱动器的拉绳连接杆与驱动盘的安装示意图。
图31是模拟器的电动机控制结构示意图。
图32是实施例的微处理器原理图
图33是电动机为步进电机驱动电路原理图。
图34是飞行状态模拟器俯视图。
图35是在房间安装本发明测量装置侧视图。
图中，1倾斜摄影无人机，2光源，3飞行状态模拟器，4评测模具，11三角形模具，12正八变形模具，13正六边形模具，14正方形模具，15圆形模具，16正五边形模具，17模具分布圆，60罩体，61固定柄，63-1、63-2遮光罩固定沿，70焦点平面圆，71遮光罩固定沿内侧，72遮光罩固定沿外侧，73-1、73-2、73-3、73调节杆安装槽，74-1a、74-1b、74-1c、74-1d、74-2a、74-2b、74-2c、74-2d、74-31a、74-3b、74-3c、74-3d调节杆定位孔，75-1、75-2遮光板固定孔，
80试验灯安装板，81-1、81-2、81-3调节杆安装口，82-1、82-2、82-3、82-4试验灯安装螺孔，85左侧安装支架，86右侧安装支架，87底部固定板，88-1、88-2定位固定孔，90调节杆，91调节杆柱状端，92调节杆扁平端，93扁平端固定孔，62-1、62-2、95调节杆定位管，96定位管本体，97定位管右侧限定座，98定位管左侧限定座，99调节杆紧固螺孔，100调节杆紧固螺钉，101紧固螺钉外丝，102紧固螺钉手柄，105-1、105-2限定板固定孔，106-1、106-2、106-3、106-4限定板端侧，107限定板中间部分，110调节杆安装螺栓，111调节杆安装螺栓头部，112调节杆安装螺帽，116-1、116-2、116-3、116-4限定板安装螺栓头部，115-1、115-2限定板安装螺栓、117-1、117-2限定板安装螺帽、120-11、120-12、120-13、120-14、120-15、120-25、120-35、120-45、120-55灯具组合、131左侧卷轴、132右侧卷轴，133遮光面，134透明基层面，135遮光层，136-1、136-2固定边，141、141-1、141-2轴体，142-1、142-2支撑架，143-1、143-2转盘，146-1、146-2U形支架，147-1、147-2遮光固定座，151 151-1、151-2固定拉绳，152-1、152-2、152-3、152-4固定环，153-1、153-2、153-3、153-4滑轮固定座，154-1、154-2升降驱动器，155-1、155-2旋翼拉绳，156-1、156-2定滑轮，161拉绳包裹区，162-1、162-2螺栓固定区，163-1、163-2螺栓固定孔，171紧固螺栓，172紧固螺帽，173滑轮螺栓，174滑轮螺帽，181驱动盘，182电机转轴安装孔，183-1、183-2、183-3、183-8、183-9拉绳连接杆安装孔，185拉绳环主体，186拉绳连接挂钩，187外侧档盘，188挡板主轴，189挡板外丝螺纹，191主体内丝螺纹，192连接杆主体，193主体外丝螺纹，195连接杆螺帽，201微处理器，202-1、202-2、202-3、202-4电动机驱动器，203-1、203-2、203-3、203-4电动机，210-1、210-2、210-3、210-4无人机旋翼安装臂，221灯具组合阵列，222房间天花板，223-1、223-2房间墙壁，224房间地面。
具体实施方式
参见附图1。测量装置由倾斜摄影无人机1、光源2、飞行状态模拟器3、评测模具4构成。倾斜摄影无人机，用于评估风速与光源变化对测量质量的影响。本实施例采用：深圳赛尔智控科技有限公司，型号：SHARE 303SPRO。
光源用于模拟实测环境光的变化，以评估环境光变化对测量质量的影响。
飞行状态模拟器用于模拟无人机飞行状态，以评估无人机飞行状态对测量质量的影响。评测模具用于评测不同光源、不同飞行状态下，无人机点云生成质量。
参见附图2-4.评测模具由水平横截面为三角形、正方形、正五边形，正六边形，正八变形和圆形六种模具构成。分别称为三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具、圆形模具。所述三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具的最底层横截面外接圆半径与圆形模具最底层横截面圆半径相同；各层外接圆半径相同，高度相同。三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具最底层横截面外接圆圆心与圆形模具最底层横截面圆心均匀分布在同一个圆上，称其为模具分布圆。模具分布圆圆心与两个相邻模具底层横截面圆心呈正三角形，设圆形模具最底层横截面外接圆半径为R，则模具分布圆17半径为2R。
每个评测模具均分为48层，每层水平横截面形状相似；各层外接圆圆心在同一直线上，外接圆圆心所在直线与水平面垂直；对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具每层水平面同方向顶点在同一平面上，且该平面与水平面垂直。
每个评测模具的48层，分为八组，每组有六层；相同组层高相同，外接圆半径相同，不同组之间的层高不同，外接圆半径不同。
令w＝R/6144；层号从下到上编号，依次编号为第1、2、……、48号，层号用x表示，第x层的外接圆半径用Ra表示，层高用H表示，则各层外接圆半径Ra和层高H为：
第一组：第1-第6层：Ra＝(6144+(1-x)×512)w,H＝128w，
第二组：第7-第12层：Ra＝(3072+(7-x)2×56)w,H＝64w,
第三组：第13-第18层：Ra＝(1536+(13-x)×128)w,H＝32w
第四组：第19-第24层：Ra＝(768+(19-x)×64)w,H＝16w,
第五组：第25-第30层：Ra＝(384+(25-x)×32)w,H＝8w，第六组：第31-第36层：Ra＝(192+(31-x)
×16)w,H＝4w，
第七组：第37-第42层：Ra＝(96+(37-x)×8)w,H＝2w，
第八组：第43-第48层：Ra＝(48+(43-x)×4)w,H＝1w，
对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具，各层上底面连接外接圆圆心与其中一个顶点为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区；
对于圆形模具，从圆形到边线任意一点连线为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区；
各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合为：A组合：顶层：黑白；侧面：灰度，
B组合：顶层：黑白；侧面：24色，
C组合：顶层：灰度，侧面：黑白，
D组合：顶层：灰度，侧面：24色，
E组合：顶层：24色，侧面：黑白，
F组合：顶层：24色，侧面：灰度。
各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合为：
一黑白：
在24个色区上，分别涂色黑白相间的颜色,黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255；
二灰度：
对于第1-8号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝10x-2，
对于第9-24号色区：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝79+11×(x-8)；
三24色：
颜色有24种颜色，分别称为1#号颜色-24#号颜色；按色区号依次涂上各颜色：
1#号颜色：红色分量：115，绿色分量：82，蓝色分量：68；
2#号颜色：红色分量：194，绿色分量：150，蓝色分量：130；
3#号颜色：红色分量：98，绿色分量：122，蓝色分量：157；
4#号颜色：红色分量：87，绿色分量：108，蓝色分量：67；
5#号颜色：红色分量：133，绿色分量：128，蓝色分量：177；
6#号颜色：红色分量：103，绿色分量：189，蓝色分量：170；
7#号颜色：红色分量：214，绿色分量：126，蓝色分量：44；
8#号颜色：红色分量：80，绿色分量：91，蓝色分量：166；
9#号颜色：红色分量：193，绿色分量：90，蓝色分量：99；
10#号颜色：红色分量：94，绿色分量：60，蓝色分量：108；
11#号颜色：红色分量：157，绿色分量：188，蓝色分量：64；
12#号颜色：红色分量：224，绿色分量：163，蓝色分量：46；
13#号颜色：红色分量：56，绿色分量：61，蓝色分量：150；
14#号颜色：红色分量：70，绿色分量：148，蓝色分量：73；
15#号颜色：红色分量：175，绿色分量：54，蓝色分量：60；
16#号颜色：红色分量：231，绿色分量：199，蓝色分量：31；
17#号颜色：红色分量：187绿色分量：86，蓝色分量：149；
18#号颜色：红色分量：8，绿色分量：133，蓝色分量：61；
19#号颜色：红色分量：243，绿色分量：243，蓝色分量：242；
20#号颜色：红色分量：200，绿色分量：200，蓝色分量：200；
21#号颜色：红色分量：160，绿色分量：160，蓝色分量：160；
22#号颜色：红色分量：122，绿色分量：122，蓝色分量：122；
23#号颜色：红色分量：85，绿色分量：85，蓝色分量：85；
24#号颜色：红色分量：52，绿色分量：52，蓝色分量：52。
参见附图5、6。反光面罩形状为一个旋转抛物面，由受力性能好，不易变形的材料制作，本实施例材料选择铝合金面板，内侧贴有摄影反光布。
设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：调节杆安装槽两侧，各有四个调节杆定位孔：分别为：74-1a、74-1b、74-1c、74-1d，74-2a、74-2b、74-2c、74-2d和74-31a、74-3b、74-3c、74-3d。
参见附图7-12.可调灯座由试验灯安装板，调节杆组成。
试验灯安装板80用于安装试验灯，为圆盘状；在试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔82-1、82-2、82-3、82-4；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接有三个调节杆安装口81-1、81-2、81-3。
调节杆安装口81-1、81-2、81-3为U形，由左侧安装支架85、右侧安装支架86、底部固定板87构成；左侧安装支架85、右侧安装支架86、底部固定板87为一个整体，左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有定位固定孔88-1、88-2。
调节杆90由调节杆柱状端91和调节杆扁平端92构成，调节杆柱状端长度远远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体；调节杆柱状端为圆柱状，调节杆扁平端为扁平状。在调节杆扁平状外侧中部，由扁平端固定孔93；扁平端固定孔93直径与定位固定孔88-1、88-2直径相同。
调节杆90装入调节杆定位管95，调节杆定位管95分为定位管本体96、定位管左侧限定座98、定位管右侧限定座97三部分，由力学性能良好材料构成，本实施例采用铝合金。定位管本体为管状；定位管内径大于调节杆柱状端外经；本体两侧，焊接两个限定座，分别称为定位管左侧限定座98、定位管右侧限定座97；定位管左侧限定座和定位管右侧限定座均为柱状；在定位管本体96上端，有一个内丝螺孔，称为调节杆紧固螺孔99。
调节杆紧固螺钉100由紧固螺钉外丝101与紧固螺钉手柄102组合而成；固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔99匹配；紧固螺钉手柄102用于旋转调节杆紧固螺钉。
参见附图13、14.调节定位杆限定板由力学性能良好的材料制作，实施例采用不锈钢。调节定位杆限定板将调节杆定位管95限制在反光面罩；两端为限定板端侧106-1、106-2；中间为限定板中间部分107；限定板中间部分为拱形，限制定位管右侧限定座97、定位管左侧限定座98的活动范围。
调节杆90与可调灯座之间的安装参见附图15.调节杆扁平端92插入到左侧安装支架85和右侧安装支架86中间，调节杆安装螺栓110依次穿过右侧安装支架定位固定孔88-1、扁平端固定孔93、左侧安装支架定位固定孔88-2后，用调节杆安装螺帽112和调节杆安装螺栓110拧紧，使得调节杆90固定在调节杆安装口，且灵活转动。
调节杆与反光面罩之间的安装参见附图16、17。
调节杆定位管的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管95的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98固定在反光面罩上；固定时，调节杆定位管95嵌入调节杆安装槽73，调节杆定位管的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分107，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔105-1、105-2与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓115-1、115-2穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98被调节定位杆限定板限制，绕着定位管右侧限定座97和定位管左侧限定座98的轴线转动。
可调灯座的安装：三个调节杆的调节杆扁平端92通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端91分别穿过三个调节杆定位管95的定位管本体96，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管上。
调节杆紧固螺钉拧松的时候，调节杆的调节杆柱状端91可以在调节杆定位管内滑动；调节杆紧固螺钉拧紧的时候，调节杆的调节杆柱状端91不可以在调节杆定位管内滑动，从而与调节杆定位管固定。因此，调节可调灯座与三个调节杆定位管的距离调接可调灯座的空间位置，从而可以调节灯光效果。
试验灯安装在可调灯座上，用于发出需要照度和色温的光，所发的光照射到被拍摄模具上。本实施例试验灯采用现成产品：深圳市神牛摄影器材有限公司，型号：SL150IIBi升级版。
参见附图18。反光面罩、可调灯座和试验灯组合称为灯具组合。多个灯具组合悬挂在测试模具上方的同一个水平面上，试验灯发出的光朝上，反光面罩反射面朝下，形成灯具组合阵列。多个灯具组合形成往下的均匀光源，照射到测试模具上，光源面积大于测试模具。灯具组合阵列有一个最小面接的外接矩形，这个最小面接外接矩形的宽用WL表示，长用LL表示，WL小于LL；本例采5×5阵列方式，共25各灯具组合。
参见附图19-21。遮光装置由两个卷轴和遮光面构成，两个卷轴分布在透明面134和遮光面133的两侧，分别称为左侧卷轴131和右侧卷轴132；左侧卷轴和右侧卷轴结构相同。
遮光装置的卷轴由轴体141、支撑架142-1、142-2，转盘143-1、143-2构成；轴体为圆柱状，遮光面的固定边粘接在转轴轴体上，通过转轴转动方向，调节遮光面遮光面积。设轴体长度为WL。
轴体141两侧分别固定支撑架142-1、142-2，支撑架为柱状，半径比轴体小；支撑架用于连接轴体和转盘；将支撑架142-1142-2固定在一个U形槽，使其可以灵活转动，在两个支撑架142-1、142-2的外侧分别设有转盘143-1和转盘143-2；转盘、支撑架、轴体成一个整体；支撑架、轴体同轴，且轴线过转盘圆心，且与转盘垂直；转盘为盘状，用于转动轴体。
遮光面由宽为WL、长为2LL的透明基层和同为宽为WL、长为2LL遮光层构成。
遮光层粘贴在宽为WL、长为2LL的透明基层上，透明基层粘上遮光层后，一侧为宽为WL，长为LL的透明侧，另一侧为宽为WL，长为LL的遮光侧；透明基层宽度方向的两侧为固定边，采用粘贴的方式固定在两个轴体上。透明基层采用透明材料制作，本实施例采用透光良好的塑料布。
安装时，左侧轴体141-1和右侧轴体141-2的两端都有支撑架，两端支撑架均用U形支架支撑；以其中一端支撑架为例：左侧卷轴轴体141-1支撑架卡入U形支架146-1、右侧卷轴轴体141-2支撑架卡入U形支架146-2，U形支架分别安装在遮光固定座147-1、147-2上，遮光固定座147-1、147-2安装在墙壁上或者三角架上。本实施例中，遮光层在右侧；当右侧的转盘向顺时针转动时，遮光层卷到右侧转轴上，左侧转轴释放透明层，左侧透明侧透光面积增加；当左侧的转盘向逆时针转动时，左侧透明基层卷到左侧转轴上，右侧侧转轴释放遮光层，右侧遮光层遮光面积增加；通过右侧转盘的顺时针转动与左侧转盘的逆时针转动，调整透光侧与遮光侧面积比例。
参见附图22～25。飞行状态模拟器3通过四根可以随意改变无人机旋翼高度的旋翼拉绳，控制无人机姿态，模拟无人机飞行状态；四根旋翼拉绳，两两成对安装；每对拉绳安装方式相同，其中，一对旋翼拉绳155-1、155-2的一端分别通过固定拉绳151、固定环152-1、152-2和定滑轮156-1、156-2安装并与无人机1连接，滑轮固定座153-1、153-2将定滑轮156-1、156-2固定并悬挂在固定拉绳上，旋翼拉绳155-1、155-2的另一端与分别与升降驱动器154-1、154-2连接。固定环用于将固定拉绳拉紧，并固定在两端的墙上或固定支架上。滑轮固定座由两片弧形片状金属构成，实施例用不锈钢片。弧形片状金属根据其功能划分为三个区域，两侧有两个螺栓固定孔163-1、163-2，中间有一个拉绳包裹区161，两片弧形片状金属与紧固螺栓171配合使用。
一对滑轮固定座拉绳包裹区161包裹固定拉绳151，上端用紧固螺栓171穿过这对滑轮固定座一侧的螺栓固定孔163-12，另一端用紧固螺帽172紧固；下端用滑轮螺栓173穿过其中一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔163-2、滑轮安装孔与另一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔163-2，用滑轮螺帽174紧固，紧固螺帽172与滑轮螺帽拧紧后，固定拉绳151与两个弧形片状金属组成一个整体。
参见附图26-30。升降驱动器154-1、154-2由驱动盘181、拉绳连接杆、电动机、电动机驱动器、微处理器构成。驱动盘为金属圆盘，实施例采用不锈钢制作。升降驱动器由驱动盘181、拉绳连接杆、电动机、电动机驱动器、微处理器构成。
驱动盘为金属圆盘，驱动盘正中间有个圆形电机转轴安装孔182；驱动盘通过电机转轴安装孔182安装到电机转轴上，随电机转轴转动；驱动盘上有若干个拉绳连接杆安装孔183-1、183-2、183-3、183-8、183-9，用于安装拉绳连接杆；所有拉绳连接杆安装孔直径相同；每个拉绳连接杆安装孔与电机转轴安装孔距离都不相同。拉绳连接杆由拉绳环、拉绳环挡板、连接杆主体、连接杆螺帽195构成；拉绳环由拉绳环主体185和拉绳连接挂钩186构成，拉绳环主体和拉绳连接挂钩均为环形，并焊接在一起。
拉绳环挡板含外侧档盘187、挡板主轴188和挡板外丝螺纹189；外侧档盘与挡板主轴由金属材料制作，外侧档盘187为一圆盘，挡板主轴188为柱状，其轴心与外侧档盘圆心在一条直线上，挡板主轴一端与外侧档盘焊接，另一端为挡板外丝螺纹189；外侧档盘的直径大于拉绳环主体185的外径；挡板主轴188的直径略小于拉绳环主体185的内径。
连接杆主体192为柱状，一侧有主体内丝螺纹191；另一侧有主体外丝螺纹193，主体内丝螺纹191与挡板外丝螺纹189匹配；连接杆主体192外径大于拉绳环主体185的内径；主体外丝螺纹193外径小于拉绳连接杆安装孔183-1、183-2、183-3、183-8、183-9直径。
拉绳连接杆与驱动盘181的安装：挡板主轴188穿过拉绳环主体185内环，用挡板外丝螺纹189与主体内丝螺纹191咬合拧紧；主体外丝螺纹193穿过拉绳连接杆安装孔183-1、183-2、183-3、……183-8、183-9之一后，用连接杆螺帽195与主体外丝螺纹193咬合，将连接杆主体192固定在驱动盘上；旋翼拉绳一端紧固连接在驱动盘的拉绳连接挂钩186上，另一端穿过定滑轮与无人机旋翼安装臂210-1、210-2、210-3、210-4连接。
驱动盘181通过电机转轴安装孔安装到电动机转轴上，驱动盘水平面方向与旋翼拉绳直线方向平行，且在一个平面；电机轴与定滑轮轴在一个平面上；电动机转动带动驱动盘转动，驱动盘转动带动拉绳连接挂钩186转动，拉绳连接挂钩转动导致无人机旋翼安装臂210-1、210-2、210-3、210-4上下振动。通过独立控制无人机旋翼安装臂的四个安装臂的上下振动，模拟无人机飞行过程以及气流影响下的飞行姿态。
参见附图31.电动机的旋转由微处理器通过电动机驱动器实现对电动机的控制；一个微处理器控制四个电动机驱动器，每个电动机驱动器控制一个电动机；电动机为步进电机，所有电机控制器采用相同的电机控制电路，所有电动机选用相同的电动机。
参见附图32。本实施例选用的微处理器微处理器：TEXAS INSTRUMENTS公司的单片机MSP430F135。U3为存储器集成电路，采用ST Microelectronics公司生产的M24C64。用于存储一些信息。
参见附图33。本实施例电动机为步进电机，M1:步进电机驱动器：型号：DM320C，生产厂家：深圳市雷赛机电技术开发有限公司。M2:步进电机：型号：35HS01，生产厂家：深圳市雷赛机电技术开发有限公司。图中，各步进电机控制电路的P1-P8与分别单片机的通用输入输出接口连接。
参见附图34。飞行状态模拟器通过固定拉绳151-1、151-2上的滑轮固定座153-1、153-2、153-3、153-4将无人的旋翼安装臂210-1、210-2、210-3、210-4安装在固定拉绳151-1、151-2上，固定拉绳151-1通过固定环152-1、152-2固定，固定拉绳151-2通过固定环152-3、152-4固定，进而将无人机1安装在需要评估的环境中。
试验灯安装在可调灯座上，用于发出需要照度和色温的光，光源的多个灯具组合形成往下的均匀光源，所发的光照射到被拍摄模具上，光源面积大于测试模具。调节可调灯座与三个调节杆定位管的距离调接可调灯座的空间位置，从而可以调节灯光效果。
参见附35。本实施例利用室内房间做实验室。评测模具4置于房间地面上；灯具组合阵列221安装在房间天花板222上。遮光装置安装在天花板上。固定环、升降驱动器154-1、154-2安装在墙壁上；四个固定环安装在同一水平面；四个驱动盘的电机转轴安装孔在同一水平面；四个驱动盘所在平面与固定拉绳平行；灯具组合阵列221在最高处；遮光装置在灯具组合阵列下边；固定拉绳151在遮光装置下边，驱动盘在固定拉绳下边。本发明的评估包括测量方法和评价方法，在测量方法中，测量方式组合主要有：
1)不同照度的灯光；不同遮罩比例的遮罩；不同遮罩面积遮罩；无人机不同飞行状态的调整；无人机不同飞行高度；
2)分别改变不同照度的灯光、不同遮罩比列的遮罩、不同遮罩面积遮罩、不同飞行状态、无人机不同飞行高度的调整等多种环境组合；对每个组合在不同水平坐标，进行正射与倾斜摄影；
3)改变四个电动机转动速度，实现对飞行姿态的模拟。
通过测量方式组合的改变，可以模拟不同的飞行环境下无人机飞行状态，根据不同飞行环境无人机正射与倾斜摄影重建三维数据，并对重建的三维数据评测不同环境下三维重建质量。
评价方法：本试验装置主要对重建后的三维数据进行评测，对于重建后的三维数据，针对不同形状评测模具在不同测量环境进行单独评价；
评价参数有：顶层黑白辨识度，顶层灰度辨识度；顶层彩色辨识度；侧面黑白辨识度，侧面灰度辨识度，侧面彩色辨识度辨识度最高为8，最低为1：
辨识度采用人工评判方法，人工识别重建三维图像进行辨识；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的黑白图像，则可以判断顶层黑白辨识度为x，取最高顶层黑白辨识度为最终顶层黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的灰度图像，则可以判断顶层灰度辨识度为x，取最高顶层灰度辨识度为最终顶层灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的24色图像，则可以判断顶层彩色辨识度为x，取最高顶层彩色辨识度为最终顶层彩色辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的黑白图像，则可以判断侧面黑白辨识度为x，取最高侧面辨识度为最终侧面黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的灰度图像，则可以判断侧面灰度辨识度为x，取最高侧面灰度辨识度为最终侧面灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的24色图像，则可以判断侧面彩色辨识度为x，取最高侧面彩色辨识度为最终侧面彩色辨识度。

Claims (10)

1.一种环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：实验装置由倾斜摄影无人机(1)、光源(2)、飞行状态模拟器(3)、评测模具(4)构成；
所述评测模具由水平横截面为三角形、正方形、正五边形，正六边形，正八变形和圆形六个模具构成，分别称为三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具、圆形模具；所述三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具的最底层横截面外接圆半径与圆形模具最底层横截面半径相同；六个模具各层外接圆半径相同，高度相同；三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具最底层横截面外接圆圆心与圆形模具最底层横截面圆心均匀分布在同一个圆上，称其为模具分布圆；模具分布圆圆心与两个相邻模具底层横截面外接圆圆心呈正三角形，设圆形模具最底层横截面外接圆半径为R，则模具分布圆(17)半径为2R；
所述光源包括灯具组合阵列和遮光装置，灯具组合阵列由悬挂在同一水平面的多个灯具构成，每个灯具由反光面罩、可调灯座、试验灯构成；遮光装置由两个卷轴和遮光面构成；
多个灯具悬挂在测试模具上方的同一个水平面上，试验灯发出的光朝上，反光面罩反射面朝下，形成灯具组合阵列；灯具组合阵列形成方向向下的均匀光源，照射到测试模具上；光源面积大于测试模具；
遮光装置的两个卷轴分布在透明面(134)和遮光面(133)的两侧，分别称为左侧卷轴(131)和右侧卷轴(132)；左侧卷轴和右侧卷轴结构相同；
所述飞行状态模拟器(3)通过四根可以随意改变无人机旋翼高度的旋翼拉绳，控制无人机姿态，模拟无人机飞行状态；四根旋翼拉绳，两两成对安装；每对旋翼拉绳安装方式相同，其中，一对旋翼拉绳(155-1、155-2)的一端分别穿过定滑轮(156-1、156-2)与无人机(1)连接，滑轮固定座(153-1、153-2)将定滑轮(156-1、156-2)固定并悬挂在固定拉绳上，旋翼拉绳(155-1、155-2)的另一端与分别与升降驱动器(154-1、154-2)连接。
2.如权利要求1所述的环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：
六个摸具中，每个模具均分为48层，每层水平横截面形状相似；各层外接圆圆心在同一直线上，外接圆圆心所在直线上与水平面垂直；对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具每层水平面同方向顶点在同一平面上，且该平面与水平面垂直；
每个模具的48层，分为八组，每组有六层；相同组层高相同，外接圆半径相同；不同组之间的层高不同，外接圆半径不同；
令w＝R/6144；层号从下到上编号，依次编号为第1、2、……、48号，层号用x表示，第x层的外接圆半径用Ra表示，层高用H表示，则各层外接圆半径Ra和层高H为：
第一组：第1-第6层：Ra＝(6144+(1-x)×512)w,H＝128w，
第二组：第7-第12层：Ra＝(3072+(7-x)×256)w,H＝64w,
第三组：第13-第18层：Ra＝(1536+(13-x)×128)w,H＝32w
第四组：第19-第24层：Ra＝(768+(19-x)×64)w,H＝16w,
第五组：第25-第30层：Ra＝(384+(25-x)×32)w,H＝8w，
第六组：第31-第36层：Ra＝(192+(31-x)×16)w,H＝4w，
第七组：第37-第42层：Ra＝(96+(37-x)×8)w,H＝2w，
第八组：第43-第48层：Ra＝(48+(43-x)×4)w,H＝1w，
对于三角形模具、正方形模具、正五边形模具，正六边形模具，正八变形模具，各层上底面连接外接圆圆心与其中一个顶点为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区；
对于圆形模具，从圆形到边线任意一点连线为起始边，顺时针方向，按15度一个色区划分为24个色区，称为顶面色区；从划分线与边线的交点处，做24条垂直线，给相应垂直方向侧面也划分为24个色区，称为侧面色区；
各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合为：A组合：顶层：黑白；侧面：灰度，
B组合：顶层：黑白；侧面：24色，
C组合：顶层：灰度，侧面：黑白，
D组合：顶层：灰度，侧面：24色，
E组合：顶层：24色，侧面：黑白，
F组合：顶层：24色，侧面：灰度。
3.如权利要求1所述的环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：
所述反光面罩形状为一个旋转抛物面，由受力性能好，不易变形的材料制作，内侧贴有摄影反光布；
设反光面罩所在的旋转抛物面顶点为A，直线AO为反光面罩的旋转抛物面轴线；过轴线的平面与旋转抛物面相交线为抛物线，设该抛物线的焦点为O；过O点与直线AO垂直的平面与反光面罩的旋转抛物面相交线为圆，该圆称为焦点平面圆(70)，在焦点平面圆上，等距离分布三个调节杆安装槽(73-1、73-2、73-3)，相邻两个调节杆安装槽之间弧度为120度：调节杆安装槽两侧，各有四个调节杆定位孔，分别为：(74-1a、74-1b、74-1c、74-1d)、(74-2a、74-2b、74-2c、74-2d)和(74-31a、74-3b、74-3c、74-3d)；
所述可调灯座由试验灯安装板(80)，调节杆组成；
试验灯安装板(80)用于安装试验灯，为圆盘状；在试验灯安装板中间位置，钻有若干个试验灯安装螺孔(82-1、82-2、82-3、82-4)；在试验灯安装板圆盘外侧，焊接有三个调节杆安装口(81-1、81-2、81-3)；
调节杆安装口(81-1、81-2、81-3)为U形，由左侧安装支架(85)、右侧安装支架(86)、底部固定板(87)构成；左侧安装支架(85)、右侧安装支架(86)、底部固定板(87)为一个整体，左侧安装支架、右侧安装支架形状相同，为矩形和半圆形构成，半圆形一侧有定位固定孔(88-1、88-2)；
所述调节杆(90)由调节杆柱状端(91)和调节杆扁平端(92)构成，调节杆柱状端长度远远比调节杆扁平端长度长；调节杆柱状端与调节杆扁平端构成一个整体；调节杆柱状端为圆柱状，调节杆扁平端为扁平状；在调节杆扁平状外侧中部，由扁平端固定孔(93)；扁平端固定孔(93)直径与定位固定孔(88-1、88-2)直径相同；
调节杆(90)装入调节杆定位管(95)，调节杆定位管(95)分为定位管本体(96)、定位管左侧限定座(98)、定位管右侧限定座(97)三部分；定位管本体为管状；定位管内径大于调节杆柱状端外经；本体两侧，焊接两个限定座，分别称为定位管左侧限定座(98)、定位管右侧限定座(97)；定位管左侧限定座和定位管右侧限定座均为圆柱状；在定位管本体(96)上端，有一个内丝螺孔，称为调节杆紧固螺孔(99)；
试验灯的灯具组合阵列有一个最小面积的外接矩形，这个最小面积外接矩形的宽用WL表示，长用LL表示，WL小于LL；试验灯的灯具组合阵列采用纵向和横向灯具数量灯具相等的阵列排列方式；
遮光装置的卷轴由轴体(141)，支撑架(142-1、142-2)，转盘(143-1、143-2)构成；轴体为圆柱状，遮光面的固定边粘接在转轴轴体上，通过转轴转动方向，调节遮光面遮光面积；设轴体长度为WL；
轴体(141)两侧分别固定支撑架(142-1、142-2)，支撑架为圆柱状，半径比轴体小；支撑架用于连接轴体和转盘；将支撑架(142-1、142-2)固定在一个U形槽，使其可以灵活转动；在两个支撑架(142-1、142-2)的外侧分别设有转盘(143-1)和转盘(143-2)；转盘、支撑架、轴体成一个整体；支撑架、轴体同轴，且轴线过转盘圆心，且与转盘垂直；转盘为盘状，用于转动轴体；
遮光面由宽为WL、长为2LL的透明基层和同为宽为WL、长为LL遮光层构成；
遮光层粘贴在宽为WL、长为2LL的透明基层上，透明基层粘上遮光层后，一侧为宽为WL，长为LL的透明侧，另一侧为宽为WL，长为LL的遮光侧；透明基层宽度方向的两侧为固定边，采用粘贴的方式固定在两个轴体上；
安装时，左侧轴体(141-1)和右侧轴体(141-2)的两端都有支撑架，两端支撑架均用U形支架支撑；以其中一端支撑架为例：左侧卷轴轴体(141-1)支撑架卡入U形支架(146-1)、右侧卷轴轴体(141-2)支撑架卡入U形支架(146-2)，U形支架分别安装在遮光固定座(147-1、147-2)上，遮光固定座(147-1、147-2)安装在墙壁上或者三角架上。
4.如权利要求3所述的环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：
所述调节杆紧固螺钉(100)由紧固螺钉外丝(101)与紧固螺钉手柄(102)组合而成；紧固螺钉外丝为外丝螺钉，与调节杆紧固螺孔(99)匹配；紧固螺钉手柄(102)用于旋转调节杆紧固螺钉；
调节定位杆限定板将调节杆定位管(95)限制在反光面罩；两端为限定板端侧(106-1、106-2)；中间为限定板中间部分(107)；限定板中间部分为拱形，限制定位管右侧限定座(97)、定位管左侧限定座(98)的活动范围。
5.如权利要求3所述的环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：
调节杆(90)与可调灯座之间的安装：调节杆扁平端(92)插入到左侧安装支架(85)和右侧安装支架(86)中间，调节杆安装螺栓(110)依次穿过右侧安装支架定位固定孔(88-1)、扁平端固定孔(93)、左侧安装支架定位固定孔(88-2)后，用调节杆安装螺帽(112)和调节杆安装螺栓(110)拧紧，使得调节杆(90)固定在调节杆安装口，且灵活转动；
调节杆定位管的安装：调节定位杆限定板将调节杆定位管(95)的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)固定在反光面罩上；固定时，调节杆定位管(95)嵌入调节杆安装槽(73)，调节杆定位管的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)嵌入调节定位杆限定板的限定板中间部分(107)，每个调节定位杆限定板两端的限定板固定孔(105-1、105-2)与同一侧的调节杆定位孔对齐；每个调节定位杆限定板均用两对螺栓螺帽固定；限定板安装螺栓(115-1、115-2)穿过限定板固定孔、调节杆定位孔后，用螺帽拧紧，将调节定位杆限定板固定；调节杆定位管的定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)被调节定位杆限定板限制，绕着定位管右侧限定座(97)和定位管左侧限定座(98)的轴线转动；
可调灯座的安装：三个调节杆的调节杆扁平端(92)通过调节杆安装口固定在可调灯座上，三个调节杆的调节杆柱状端(91)分别穿过三个调节杆定位管(95)的定位管本体(96)，被调节杆紧固螺钉固定在调节杆定位管上。
6.如权利要求1所述的环境因素对空三点云影响实验装置，其特征在于：
飞行状态模拟器的滑轮固定座(153-1、153-2)由两片弧形片状金属构成，弧形片状金属根据其功能划分为三个区域，两侧有两个螺栓固定孔(163-1、163-2)，中间有一个拉绳包裹区(161)，两片弧形片状金属与紧固螺栓(171)配合使用；
一对滑轮固定座拉绳包裹区(161)包裹固定拉绳(151)，上端用紧固螺栓(171)穿过这对滑轮固定座一侧的螺栓固定孔(163-1)，另一端用紧固螺帽(172)紧固；下端用滑轮螺栓(173)穿过其中一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔(163-2)、滑轮安装孔与另一个滑轮固定座一侧的另一侧螺栓固定孔(163-2)，用滑轮螺帽(174)紧固，紧固螺帽(172)与滑轮螺帽拧紧后，固定拉绳(151)与两个弧形片状金属组成一个整体；
升降驱动器(154-1、154-2)由驱动盘(181)、拉绳连接杆、电动机、电动机驱动器、微处理器构成；
驱动盘为金属圆盘，驱动盘正中间有个圆形电机转轴安装孔(182)；驱动盘通过电机转轴安装孔(182)安装到电机转轴上，随电机转轴转动；驱动盘上有若干个拉绳连接杆安装孔(183-1、183-2、183-3、183-8、183-9)，用于安装拉绳连接杆；所有拉绳连接杆安装孔直径相同；每个拉绳连接杆安装孔与电机转轴安装孔距离都不相同；
拉绳连接杆由拉绳环、拉绳环挡板、连接杆主体、连接杆螺帽(195)构成；拉绳环由拉绳环主体(185)和拉绳连接挂钩(186)构成，拉绳环主体和拉绳连接挂钩均为环形，并焊接在一起；
拉绳环挡板含外侧档盘(187)、挡板主轴(188)和挡板外丝螺纹(189)；外侧档盘与挡板主轴由金属材料制作，外侧档盘(187)为一圆盘，挡板主轴(188)为圆柱状，其轴心与外侧档盘圆心在一条直线上，挡板主轴一端与外侧档盘焊接，另一端为挡板外丝螺纹(189)；外侧档盘的直径大于拉绳环主体(185)的外径；挡板主轴(188)的直径略小于拉绳环主体(185)的内径；
连接杆主体(192)为柱状，一侧有主体内丝螺纹(191)；另一侧有主体外丝螺纹(193)，主体内丝螺纹(191)与挡板外丝螺纹(189)匹配；连接杆主体(192)外径大于拉绳环主体(185)的内径；主体外丝螺纹(193)外径小于拉绳连接杆安装孔(183-1、183-2、183-3、183-8、183-9)直径；
拉绳连接杆与驱动盘(181)的安装：挡板主轴(188)穿过拉绳环主体(185)内环，用挡板外丝螺纹(189)与主体内丝螺纹(191)咬合拧紧；主体外丝螺纹(193)穿过拉绳连接杆安装孔(183-1、183-2、183-3、……183-8、183-9)其中之一后，用连接杆螺帽(195)与主体外丝螺纹(193)咬合，将连接杆主体(192)固定在驱动盘上；旋翼拉绳一端紧固连接在驱动盘的拉绳连接挂钩(186)上，另一端穿过定滑轮与无人机旋翼安装臂(210-1、210-2、210-3、210-4)连接；
驱动盘(181)通过电机转轴安装孔安装到电动机转轴上，驱动盘平面方向与旋翼拉绳直线方向平行，且在一个平面；电机轴与定滑轮轴在一个水平面上；电动机转动带动驱动盘转动，驱动盘转动带动拉绳连接挂钩(186)转动，拉绳连接挂钩转动导致无人机旋翼安装臂(210-1、210-2、210-3、210-4)上下振动；
电动机的旋转由微处理器通过控制电动机驱动器实现对电动机的控制；一个微处理器控制四个电动机驱动器，每个电动机驱动器控制一个电动机；电动机为步进电机，所有电机控制器采用相同的电机控制电路，所有电动机选用相同的电动机。
7.一种如权利要求1所述的环境因素对空三点云影响实验装置的评估方法，其特征在于：评估包括测量方法和评价方法，在测量方法中，测量方式组合主要有：
1)不同照度的灯光；不同遮罩比例的遮罩；不同遮罩面积遮罩；无人机不同飞行状态的调整；无人机不同飞行高度；
2)分别改变不同照度的灯光、不同遮罩比列的遮罩、不同遮罩面积遮罩、不同飞行状态、无人机不同飞行高度的调整等多种环境组合；对每个组合在不同水平坐标，进行正射与倾斜摄影；
3)改变四个电动机转动速度，实现对飞行姿态的模拟
通过测量方式组合的改变，模拟不同的飞行环境下无人机飞行状态，根据不同飞行环境无人机正射与倾斜摄影重建三维数据，并对重建的三维数据评测不同环境下三维重建质量；
评价方法：本试验装置主要对重建后的三维数据进行评测，对于重建后的三维数据，针对不同形状评测模具在不同测量环境进行单独评价；
评价参数有：顶层黑白辨识度，顶层灰度辨识度；顶层彩色辨识度；侧面黑白辨识度，侧面灰度辨识度，侧面彩色辨识度；辨识度最高为8，最低为1：
辨识度采用人工评判方法，人工识别重建三维图像进行辨识；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的黑白图像，则可以判断顶层黑白辨识度为x，取最高顶层黑白辨识度为最终顶层黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的灰度图像，则可以判断顶层灰度辨识度为x，取最高顶层灰度辨识度为最终顶层灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识顶层的24色图像，则可以判断顶层彩色辨识度为x，取最高顶层彩色辨识度为最终顶层彩色辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的黑白图像，则可以判断侧面黑白辨识度为x，取最高侧面辨识度为最终侧面黑白辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的灰度图像，则可以判断侧面灰度辨识度为x，取最高侧面灰度辨识度为最终侧面灰度辨识度；
对于第x组评测模具，如果能清楚辨识侧面的24色图像，则可以判断侧面彩色辨识度为x，取最高侧面彩色辨识度为最终侧面彩色辨识度。
8.如权利要求7所述的环境因素对空三点云影响实验装置的评估方法，其特征在于：
飞行状态模拟器通过固定拉绳(151-1、151-2)上的滑轮固定座(153-1、153-2、153-3、153-4)将四个滑轮固定；四根旋翼拉绳一端紧固在拉绳连接挂钩(186)上，另一端与无人机的旋翼安装臂(210-1、210-2、210-3、210-4)紧固连接；固定拉绳151-1通过固定环(152-1、152-2)固定，固定拉绳(151-2)通过固定环(152-3、152-4)固定，进而将无人机1安装在需要评估的环境中；
试验灯安装在可调灯座上，用于发出需要照度和色温的光，光源的多个灯具组合形成往下的均匀光源，所发的光照射到被拍摄模具上，光源面积大于测试模具；
调节可调灯座与三个调节杆定位管的距离调接可调灯座的空间位置，从而可以调节灯光效果。
9.如权利要求7所述的环境因素对空三点云影响实验装置的评估方法，其特征在于：
环境因素对空三点云影响实验装置安装在房间里，评测模具(4)置于房间地面上；灯具组合阵列(221)安装在房间天花板(222)上；遮光装置安装在天花板上；固定环(152-1、152-2、152-3、152-4)、升降驱动器(154-1、154-2)安装在墙壁上；四个固定环安装在同一水平面；四个驱动盘的电机转轴安装孔在同一水平面；四个驱动盘所在平面与固定拉绳平行；灯具组合阵列(221)在最高处；遮光装置在灯具组合阵列下边；固定拉绳(151)在遮光装置下边，驱动盘在固定拉绳下边。
10.如权利要求7所述的环境因素对空三点云影响实验装置的评估方法，其特征在于：各模具的顶面色区和侧面色区分布涂上不同的颜色组合，每组六层的颜色组合为：
一 黑白：
在24个色区上，分别涂色黑白相间的颜色,黑色颜色分量分别为：红色，0；绿色，0；蓝色，0；白色颜色分量分别为：红色，255；绿色，255；蓝色，255；
二 灰度：
对于第1-8号色区，所涂颜色为：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝10x-2，
对于第9-24号色区：红色分量＝蓝色分量＝黄色分量＝79+11×(x-8)；
三 24色：
颜色有24种颜色，分别称为1#号颜色-24#号颜色；按色区号依次涂上各颜色：
1#号颜色：红色分量：115，绿色分量：82，蓝色分量：68；
2#号颜色：红色分量：194，绿色分量：150，蓝色分量：130；
3#号颜色：红色分量：98，绿色分量：122，蓝色分量：157；
4#号颜色：红色分量：87，绿色分量：108，蓝色分量：67；
5#号颜色：红色分量：133，绿色分量：128，蓝色分量：177；
6#号颜色：红色分量：103，绿色分量：189，蓝色分量：170；
7#号颜色：红色分量：214，绿色分量：126，蓝色分量：44；
8#号颜色：红色分量：80，绿色分量：91，蓝色分量：166；
9#号颜色：红色分量：193，绿色分量：90，蓝色分量：99；
10#号颜色：红色分量：94，绿色分量：60，蓝色分量：108；
11#号颜色：红色分量：157，绿色分量：188，蓝色分量：64；
12#号颜色：红色分量：224，绿色分量：163，蓝色分量：46；
13#号颜色：红色分量：56，绿色分量：61，蓝色分量：150；
14#号颜色：红色分量：70，绿色分量：148，蓝色分量：73；
15#号颜色：红色分量：175，绿色分量：54，蓝色分量：60；
16#号颜色：红色分量：231，绿色分量：199，蓝色分量：31；
17#号颜色：红色分量：187绿色分量：86，蓝色分量：149；
18#号颜色：红色分量：8，绿色分量：133，蓝色分量：61；
19#号颜色：红色分量：243，绿色分量：243，蓝色分量：242；
20#号颜色：红色分量：200，绿色分量：200，蓝色分量：200；
21#号颜色：红色分量：160，绿色分量：160，蓝色分量：160；
22#号颜色：红色分量：122，绿色分量：122，蓝色分量：122；
23#号颜色：红色分量：85，绿色分量：85，蓝色分量：85；
24#号颜色：红色分量：52，绿色分量：52，蓝色分量：52。
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