CN116205975A - 一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空摄影测量技术领域，公开了一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法。该方法在航拍无人机航行至第一同步航点时，与第一像控点对应的第一测控点无人机建立连接，获取第一像控点地理坐标和各像素坐标，与第一像控点完成同步，按照航线航行至第二同步航点时，判断其对应的第二像控点是否为此时的同步像控点，若是，则只需向对应的测控点无人机拍摄一张照片，即可提取该像控点的各像素坐标；若不是，则与第二像控点对应的第二测控点无人机建立连接，从而获取第二像控点地理坐标和各像素坐标，用采集到的数据进行建模。本发明实现自动放置像控点、自动识别、自动刺点的建模方法，完成低成本高精度的建模，对整个项目过程全过程留痕。

Description

一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法

技术领域

本发明涉及航空摄影测量技术领域，特别是涉及一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法。

背景技术

在全域土地综合整治项目中，包括农用地整理、建设用地整理、乡村生态保护修复等多个类型的子项项目，均涉及前期踏勘、立项申请、规划设计、工程施工、验收评估及监测监管等多个环节，具有类型多、周期长、节点多的特点。如何对各子项项目进行全过程留痕、还原项目实施过程以及施工前后对比、项目后期效果监测等，都是非常迫切需要解决的问题。

目前的施工前后虽有两次专业测绘，但是相对于从踏勘设计到施工验收整个过程来说，时间跨度太大而且不能及时反映项目状态，不利于问题早发现早变更的要求。目前常用的测绘方法要么采用精密的航测设备，建模快且精确，但是设备昂贵非专业人员操控容易损坏，收费也高；要么每次测绘需要人工放置像控点，内业需要人工进行刺点才能精确建模，因为投入的人工多，测绘费用高，建模速度也慢，而加密测绘频次，对项目过程监控来说费用无法负担。

发明内容

本发明提供了一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法，可以实现自动放置像控点、自动识别、自动刺点的建模方法，无需专业人员参与即可实现低成本高精度的建模，对整个项目过程全过程留痕。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法，应用于无人机系统，其中，所述无人机系统包括航拍无人机和一个或多个测控点无人机；所述像控点数据采集方法包括：

当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点时，确定第一同步航点对应的第一像控点；其中，第一像控点包括一个或多个像控点，且每个像控点对应一个测控点无人机；

与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第一像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第一像控点的各像素坐标从各第一测控点无人机的两次拍摄图像中获取；

当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第二同步航点时，判断第二同步航点对应的第二像控点是否为航拍无人机当前的同步像控点；其中，第二像控点包括一个或多个像控点；

若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标；

若第二像控点不是航拍无人机当前的同步像控点，则与第二像控点对应的各第二测控点无人机依次建立连接，获取第二像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第二像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第二像控点的各像素坐标从各第二测控点无人机的两次拍摄图像中获取。

本发明当航拍无人机航行至第一同步航点时，与第一像控点对应的第一测控点无人机建立连接，获取第一像控点地理坐标和各像素坐标，与第一像控点完成同步，按照航线航行至第二同步航点时，判断第二像控点是否为此时的同步像控点，若是，则只需向对应的测控点无人机拍摄一张照片，即可提取第一像控点的各像素坐标；若不是，则与第二像控点对应的第二测控点无人机建立连接，获取第二像控点地理坐标和各像素坐标，与第二像控点完成同步；实现自动放置和识别像控点，收集各像控点的相关数据，方便后续建模，对整个项目过程全过程留痕。

进一步地，所述与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，具体为：

向所有测控点无人机发送要求同步信号，以使所有测控点无人机反馈信息；其中，要求同步信号包括第一像控点编号；

根据所述测控点无人机反馈的信息，与第一像控点对应的各第一测控点无人机建立连接，并接收各第一测控点无人机发出的第一像控点的地理坐标；

通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标。

本发明通过发送要求同步信号与对应的无人机建立连接，建立连接后可以接收到测控点无人机发送的第一像控点的地理坐标，可以通过无人机之间的自动连接，提高项目监测的精度和效率。

进一步地，所述测控点无人机反馈信息，具体为：

测控点无人机接收到要求同步信号后，解析出第一像控点编号；

查询预存的像控点坐标表；

若所述像控点坐标表中含有第一像控点编号，则向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

本发明的测控点无人机在接收到航拍无人机发送的要求同步信号后，可以解析出该信号中存储的第一像控点编号，查询自身存储的像控点坐标表，若表中含有第一像控点编号，则确定该测控点无人机为第一测控点无人机，可以向航拍无人机发送用于确认的第一像控点编号和自身存储的第一像控点的地理坐标和第一颜色，将航拍无人机发送的像控点编号和测控点无人机存储的像控点编号做对比，可以保证无人机间的正确配对，减少不必要的误差。

进一步地，所述向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色，具体为：

根据在像控点坐标表读取的预存像控点坐标，航行至预存像控点，通过下视相机获取测试照片；

计算所述测试照片的平均颜色，获取测试颜色；

连接RTK网络，读取此时的预存像控点的地理坐标；

将读取到的预存像控点的地理坐标存储在像控点坐标表中，更新预存像控点的坐标；

当确定预存像控点与第一像控点相同时，确定预存像控点的地理坐标为第一像控点的地理坐标；

向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

本发明的测控点无人机在接收要求同步信号前，可以根据像控点坐标表中记录的坐标航行至预存像控点，通过下视相机拍摄照片获取照片的第一颜色，通过连接RTK网络获取预存像控点的地理坐标，存储预存像控点的信息，等待航拍无人机发出的同步信号，可以在无人机同步前，事先准备好像控点的有关信息，提高项目监测的效率。

进一步地，所述通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标，具体为：

分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像；

对第一图像和第二图像进行颜色检测，分别获取第一区域和第二区域；

提取第一区域和第二区域的交集区域，确定所述交集区域为第一测控点无人机发光板的像；

对第二图像中的交集区域进行二值化，提取第一像控点的第一像素坐标。

本发明获取第一像控点像素坐标的方法是分别对拍摄得到的第一图像和第二图像做颜色检测，确定经过颜色检测得到的两个区域的交集区域，该交集区域为测控点无人机的发光板区域，对第二图像中的交集区域进行二值化，就可以提取第一像控点的像素坐标，为后续的建模提供数据支持。

进一步地，所述分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像，具体为：

通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像时，控制航拍相机的位置和拍摄角度不变。

本发明为了保证第一图像和第二图像的交集区域是测控点无人机发光板的像，需要保证第一图像和第二图像的拍摄的位置和角度相同，提高建模数据的准确性。

进一步地，所述若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标，具体为：

当第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点时，在各第一测控点无人机的发光板为测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的监测图像；

根据目标跟踪算法在各第一测控点无人机对应的监测图像中提取第一像控点的各像素坐标。

本发明在航拍无人机航行至已与第一像控点同步的航点时，只需在各第一测控点无人机的发光板为测试颜色的互补色时，拍摄一张照片，即可根据目标跟踪算法提取第一像控点的各像素坐标，精简了获取像控点像素坐标的步骤过程。

进一步地，在所述对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标前，还包括：

对第二图像和监测图像提取平均颜色，分别获取第二测试颜色和监测颜色；

将第二测试颜色和监测颜色转换为HSV颜色模型，进行颜色检测；

若在HSV颜色模型中第二测试颜色和监测颜色属于同一个色域，则确定所述监测图像通过颜色检测，获取第一像控点的各像素坐标。

本发明在航拍无人机航行至已与第一像控点同步的航点时，只需拍摄一张照片即可获取第一像控点的各像素坐标，但为了保证坐标正确，需要对监测图像做颜色检测，分别对第二图像和监测图像提取照片的平均颜色，若两者的平均颜色在HSV颜色模型中属于同一个色域，则可以确认此时的第一像控点的坐标位置是正确的，保证了建模数据的准确性。

进一步地，在所述航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点前，还包括：

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的航点时，判断所述航点是否为预设的同步航点；

若所述航点不是预设的同步航点，则清空所有像控点文件夹信息，航行至下一个航点。

本发明的第一坐标表记录的航点包括了同步航点和无需同步的航点，所以航拍无人机在航行到表中记录的航点时，需要确定该航点是否为同步航点，若不是，则航行至下一个航点继续监测，避免了不必要的操作，提高了采集建模数据的效率。

本发明提供了一种像控点数据采集方法，该方法在航拍无人机航行至第一同步航点时，与第一像控点对应的第一测控点无人机建立连接，获取第一像控点地理坐标和各像素坐标，与第一像控点完成同步，按照航线航行至第二同步航点时，判断其对应的第二像控点是否为此时的同步像控点，若是，则只需向对应的测控点无人机拍摄一张照片，即可提取该像控点的各像素坐标；若不是，则与第二像控点对应的第二测控点无人机建立连接，从而获取第二像控点地理坐标和各像素坐标，用采集到的数据进行建模，实现了自动放置像控点、自动识别、自动刺点的建模方法，完成低成本高精度的建模，对整个项目过程全过程留痕。

本发明的第二方面提供了一种无人机测绘方法，包括：

控制航拍无人机根据第一坐标表中记录的航线航行；

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的同步航点时，执行权利要求1至9任意一项所述的像控点数据采集方法，采集像控点数据；

将采集到的像控点数据导入建模软件，完成建模。

本发明提供了一种无人机测绘方法，控制航拍无人机根据第一坐标表中记录的航线航行，当航行至同步航点时，执行权利要求1至9任意一项所述的像控点数据采集方法，采集像控点数据，并将该数据导入建模软件中，实现低成本高精度的建模。

附图说明

图1为本发明提供的像控点数据采集方法的一种实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的像素点设置方法的一种示意图；

图3为本发明提供的测控点无人机发光板的一种示意图；

图4为本发明提供的颜色检测方法的一种示意图；

图5为本发明提供的颜色检测方法的另一种示意图；

图6为本发明提供的项目区的一种示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例1

如图1所示，是本发明提供的像控点数据采集方法的一种实施例的流程示意图，应用于无人机系统，其中，所述无人机系统包括航拍无人机和一个或多个测控点无人机；所述像控点数据采集方法包括步骤101至步骤105，各步骤具体如下：

步骤101：当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点时，确定第一同步航点对应的第一像控点；其中，第一像控点包括一个或多个像控点，且每个像控点对应一个测控点无人机。

在本发明第一实施例中，在航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点前，还包括：

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的航点时，判断所述航点是否为预设的同步航点；

若所述航点不是预设的同步航点，则清空所有像控点文件夹信息，航行至下一个航点。

在本发明第一实施例中，第一坐标表记录的航点包括了同步航点和无需同步的航点，所以航拍无人机在航行到表中记录的航点时，需要确定该航点是否为同步航点，若不是，则航行至下一个航点继续监测，避免了不必要的操作，提高了采集建模数据的效率。

步骤102：与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第一像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第一像控点的各像素坐标从各第一测控点无人机的两次拍摄图像中获取。

在本发明第一实施例中，与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，具体为：

向所有测控点无人机发送要求同步信号，以使所有测控点无人机反馈信息；其中，要求同步信号包括第一像控点编号；

根据所述测控点无人机反馈的信息，与第一像控点对应的各第一测控点无人机建立连接，并接收各第一测控点无人机发出的第一像控点的地理坐标；

通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标。

在本发明第一实施例中，通过发送要求同步信号与对应的无人机建立连接，建立连接后可以接收到测控点无人机发送的第一像控点的地理坐标，可以通过无人机之间的自动连接，提高项目监测的精度和效率。

在本发明第一实施例中，测控点无人机反馈信息，具体为：

测控点无人机接收到要求同步信号后，解析出第一像控点编号；

查询预存的像控点坐标表；

若所述像控点坐标表中含有第一像控点编号，则向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

在本发明第一实施例中，测控点无人机在接收到航拍无人机发送的要求同步信号后，可以解析出该信号中存储的第一像控点编号，查询自身存储的像控点坐标表，若表中含有第一像控点编号，则确定该测控点无人机为第一测控点无人机，可以向航拍无人机发送用于确认的第一像控点编号和自身存储的第一像控点的地理坐标和第一颜色，将航拍无人机发送的像控点编号和测控点无人机存储的像控点编号做对比，可以保证无人机间的正确配对，减少不必要的误差。

在本发明第一实施例中，向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色，具体为：

根据在像控点坐标表读取的预存像控点坐标，航行至预存像控点，通过下视相机获取测试照片；

计算所述测试照片的平均颜色，获取测试颜色；

连接RTK网络，读取此时的预存像控点的地理坐标；

将读取到的预存像控点的地理坐标存储在像控点坐标表中，更新预存像控点的坐标；

当确定预存像控点与第一像控点相同时，确定预存像控点的地理坐标为第一像控点的地理坐标；

向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

在本发明第一实施例中，测控点无人机在接收要求同步信号前，可以根据像控点坐标表中记录的坐标航行至预存像控点，通过下视相机拍摄照片获取照片的第一颜色，通过连接RTK网络获取预存像控点的地理坐标，存储预存像控点的信息，等待航拍无人机发出的同步信号，可以在无人机同步前，事先准备好像控点的有关信息，提高项目监测的效率。

在本发明第一实施例中，通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标，具体为：

分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像；

对第一图像和第二图像进行颜色检测，分别获取第一区域和第二区域；

提取第一区域和第二区域的交集区域，确定所述交集区域为第一测控点无人机发光板的像；

对第二图像中的交集区域进行二值化，提取第一像控点的第一像素坐标。

在本发明第一实施例中，获取第一像控点像素坐标的方法是分别对拍摄得到的第一图像和第二图像做颜色检测，确定经过颜色检测得到的两个区域的交集区域，该交集区域为测控点无人机的发光板区域，对第二图像中的交集区域进行二值化，就可以提取第一像控点的像素坐标，为后续的建模提供数据支持。

在本发明第一实施例中，分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像，具体为：

通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像时，控制航拍相机的位置和拍摄角度不变。

在本发明第一实施例中，为了保证第一图像和第二图像的交集区域是测控点无人机发光板的像，需要保证第一图像和第二图像的拍摄的位置和角度相同，提高建模数据的准确性。

步骤103：当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第二同步航点时，判断第二同步航点对应的第二像控点是否为航拍无人机当前的同步像控点；其中，第二像控点包括一个或多个像控点。

步骤104：若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标。

在本发明第一实施例中，若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标，具体为：

当第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点时，在各第一测控点无人机的发光板为测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的监测图像；

根据目标跟踪算法在各第一测控点无人机对应的监测图像中提取第一像控点的各像素坐标。

在本发明第一实施例中，在航拍无人机航行至已与第一像控点同步的航点时，只需在各第一测控点无人机的发光板为测试颜色的互补色时，拍摄一张照片，即可根据目标跟踪算法提取第一像控点的各像素坐标，精简了获取像控点像素坐标的步骤过程。

在本发明第一实施例中，在对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标前，还包括：

对第二图像和监测图像提取平均颜色，分别获取第二测试颜色和监测颜色；

将第二测试颜色和监测颜色转换为HSV颜色模型，进行颜色检测；

若在HSV颜色模型中第二测试颜色和监测颜色属于同一个色域，则确定所述监测图像通过颜色检测，获取第一像控点的各像素坐标。

在本发明第一实施例中，在航拍无人机航行至已与第一像控点同步的航点时，只需拍摄一张照片即可获取第一像控点的各像素坐标，但为了保证坐标正确，需要对监测图像做颜色检测，分别对第二图像和监测图像提取照片的平均颜色，若两者的平均颜色在HSV颜色模型中属于同一个色域，则可以确认此时的第一像控点的坐标位置是正确的，保证了建模数据的准确性。

步骤105：若第二像控点不是航拍无人机当前的同步像控点，则与第二像控点对应的各第二测控点无人机依次建立连接，获取第二像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第二像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第二像控点的各像素坐标从各第二测控点无人机的两次拍摄图像中获取。

本发明第一实施例还提供了一种无人机测绘方法，包括：

控制航拍无人机根据第一坐标表中记录的航线航行；

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的同步航点时，执行第一方面以及第一方面的任一实施例所描述的的像控点数据采集方法，采集像控点数据；

将采集到的像控点数据导入建模软件，完成建模。

在本发明第一实施例中，可以控制航拍无人机根据第一坐标表中记录的航线航行，当航行至同步航点时，执行第一方面以及第一方面的任一实施例所描述的像控点数据采集方法，采集像控点数据，并将该数据导入建模软件中，实现低成本高精度的建模。

综上，本发明提供了一种像控点数据采集方法及无人机测绘方法，该方法在航拍无人机航行至第一同步航点时，与第一像控点对应的第一测控点无人机建立连接，获取第一像控点地理坐标和各像素坐标，与第一像控点完成同步，按照航线航行至第二同步航点时，判断其对应的第二像控点是否为此时的同步像控点，若是，则只需向对应的测控点无人机拍摄一张照片，即可提取该像控点的各像素坐标；若不是，则与第二像控点对应的第二测控点无人机建立连接，从而获取第二像控点地理坐标和各像素坐标，用采集到的数据进行建模，实现了自动放置像控点、自动识别、自动刺点的建模方法，完成低成本高精度的建模，对整个项目过程全过程留痕。

实施例2

本发明第二实施例使用无人机系统采集像控点数据，用于对土地综合整治项目进行全过程监测。无人机系统包括一个或多个测控点无人机和一个航拍无人机。其中测控点无人机包括RTK定位、显示板、发光板控制器、旋翼、下视摄像头、下视毫米波雷达、超声波测距、无线通信模块。航拍无人机包括航拍相机、无线通信。

作为本发明第二实施例的一种举例，在进行项目实地踏勘前，获取项目红线范围、地形图和最新的影像图。根据获取的资料，选定合适的像控点，记录在像控点坐标表T1中，将T1写入测控点无人机A；规划航拍无人机的航线L，结合像控点坐标，将能拍摄到像控点的航点设置为同步航点，并标记对应的像控点编号，记录在坐标表T2中，将航线L和坐标表T2写入航拍无人机B中。

在本发明第二实施例中，如图2所示，是本发明提供的像素点设置方法的示意图。例如，普通的常规规划测量设计，一般测绘建模精度为5cm，像控点间隔500米，若是比较平坦的面积5000亩的项目区，则只需要几个点位；而随着项目类型不同，需要的精度越高，则需要提高像控点密度，设置相对多个的像控点。

携带测控点无人机A和航拍无人机B至项目区，测控点无人机根据表T1中的坐标航行至像控点附近，下降到达预设高度H后悬停，并通知操作人确认安全并准备遥控操作。

操作人员接收到测控点无人机A发来的信号后，可以通过下视摄像机观察改像控点，如果地势平坦，就发出降落命令；如果周围地形不平或农田作物会遮挡不适合降落，就操纵无人机在附近寻找平坦的地方降落或悬停在合适的高度(比如略高于农作物的高度)。同时控制测控点无人机的下视相机拍摄此处的背景照片，并计算这张图片的平均颜色Y1。

测控点无人机A降落或悬停后，通过RTK定位网络读取当前地理坐标(Xc，Yc，Zc)和朝向α。如果是悬停模式，则控制测控点无人机A稳定在(Xc，Yc，Zc)的位置及对应的方向，并修改T1表中像控点的坐标为当前(Xc，Yc，Zc)及朝向α。同时测控点无人机A进入等待模式。

航拍无人机B按照规划的航线L航行，航行至每一个航点都需要检查当前航点是否为T2记录的同步航点，若不是，则清空所有像控点的同步标志表TS拍摄照片并向下一个航点航行；若当前航点是同步航点，则检查像控点的同步标志表TS，如果当前航点对应编号的像控点不是同步状态，则悬停在该航点，并通过通讯模块向测控点无人机A发送要求同步信号S0(包含像控点编号)。

在本发明第二实施例中，同步航点可以对应多个像控点，所以要求同步信号里包含多个像控点编号，若多个测控点无人机的像控点编号都和要求同步信号中的像控点编号一致，航拍无人机B可以依次和测控点无人机进行同步。比如通过T2表查到，当前同步航点能拍摄到A1、A2两个测控点无人机，那么就可以通过编号依次和A1、A2完成同步，并同时拍摄这两个像控点。

测控点无人机A接收到航拍无人机要求同步信号S0后，将接收到的像控点编号在表T1中进行核对，若不一致，则不响应；若一致且测控点无人机A稳定在对应像控点附近，则发送当前的像控点编号、地理坐标和平均颜色Y1给航拍无人机B；若一致但当前无人机不在对应像控点附近，则向航拍无人机B发送Wait信号，并根据从T1表中取出对应编号测控点的坐标，航行至对应像控点附近再发送相关数据信息给航拍无人机B。

航拍无人机B收到像控点编号和地理坐标后，和T2中的像控点信息进行比对，若相同，则发送确认信号S1给测控点无人机A，从航拍相机中获取像控点的像素位置，具体如下：

测控点无人机A接收到S1信号后，首先在背部发光板显示背景为平均颜色Y1，然后向航拍无人机B发送S2信号，请求拍摄第一张图像。

在本发明第二实施例中，如图3所示，测控点无人机的发光板设置在背部，其中，为了增加发光板的各项可见性，发光板的表面分布凸起棱镜。

航拍无人机B接收到S2信号后，通过航测相机拍摄第一张照片P0。然后向测控点无人机A发送S3信号，请求切换发光板显示的颜色。

测控点无人机A收到S3信号后，背部发光板显示平均颜色Y1的互补色X(互补色对比最大便于识别)，同时向航拍无人机B发送信号S4信号，请求拍摄第二张图像。

航拍无人机B收到信号S4后，拍摄第二张照片P1。

航拍无人机B收集到照片P0和P1后，将平均颜色Y1(r，g，b)和互补色X(255－r，255－g，255－b)从RGB颜色空间转换为HSV颜色空间，色调分量分别为Hy、Hx。根据色调对P0和P1中进行颜色检测，分布得到J1和J2两个区域。

因为航拍无人机B拍摄的两张照片是在同一位置和角度拍摄的，所以J1和J2的交集即为P0、P1两张图片中互补色的区域，即为测控点无人机A发光板对应在图像中的像。提取这个区域的外接矩形J3，并对图像P1中对应J3部分，进行二值化，得到图像P1的平均颜色Y2和像控点在P1中的像素坐标。

保存P1作为当前同步航点的拍摄照片，把P1文件名、像控点地理坐标(Xc，Yc，Zc)和像控点在P1中的像素坐标(Xrow，Ycol)，写入像控点图像的对应文件T4中。

从航拍相机中获取像控点的像素位置后，航拍无人机B向测控点无人机A发送锁定信号S5，航拍无人机B和测控点无人机A对应的像控点完成同步。

航拍无人机B和测控点无人机A对应的像控点完成同步后，根据航线L继续航行至下一个同步航点，若该同步航点对应的像控点是测控点无人机A对应的像控点，也就是说，航拍无人机B和当前同步航点对应的像控点完成了同步，航拍无人机可以直接对测控点无人机拍摄一张照片P2，利用目标跟踪算法在P2中提取该像控点的像素坐标。对P2进行颜色检测，若颜色检测通过，则可以将P2文件名、像控点的地理坐标和像素坐标，写入对应的T4文件中。

在本发明第二实施例中，对P2进行颜色检测的方法具体为：首先计算P2的平均颜色Y3，然后将Y3和Y2转换为HSV颜色模型，若Y2和Y3落在同一个色域里边，则认为它们颜色一致，P2通过颜色检测。

在本发明第二实施例中，将颜色从RGB转换成HSV的方法具体如下：

设(r，g，b)分别是一个颜色的红、绿和蓝坐标，它们的值是在0到1之间的实数，设max等于r，g，b中的最大值，min等于r，g，b中的最小值。该颜色的h、s、v的具体数值可以由图4所示的公式获取，将获取的h、s、v值与图5所示的颜色数值图片做对比，即可直到该颜色落在哪个色域内。

航拍无人机B继续根据航线L航行，直至同步的像控点脱离拍摄区时，向测控点无人机A发送脱离锁定信号，并根据当前的航点与下一个对应的像控点同步，采集下一个像控点的数据直至航拍结束。

航拍结束后，由于在航拍过程中，已经将像控点的地理坐标和像素坐标一一对应，所以将航拍的照片导入建模软件，即可自动完成建模。

作为本发明第二实施例的一种举例，如图6所示，航拍无人机的航线规律地遍布整个项目区，其中，图中的黑点为在项目区设置的航点，项目区中可以设置若干个像控点，每个像控点有对应的像控点可见范围，将在像控点可见范围内的航点设置为同步航点，当航拍无人机航行至同步航点时，可以根据像控点编号，与对应的测控点无人机同步，记录在拍摄照片中找到的像控点位置。在只设置了一个测控点无人机的情况下，测控点无人机可以根据航拍无人机同步命令中的像控点编号，在各个像控点位置间移动。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种像控点数据采集方法，其特征在于，应用于无人机系统，其中，所述无人机系统包括航拍无人机和一个或多个测控点无人机；所述像控点数据采集方法包括：

当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点时，确定第一同步航点对应的第一像控点；其中，第一像控点包括一个或多个像控点，且每个像控点对应一个测控点无人机；

与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第一像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第一像控点的各像素坐标从各第一测控点无人机的两次拍摄图像中获取；

当航拍无人机航行至第一坐标表记录的第二同步航点时，判断第二同步航点对应的第二像控点是否为航拍无人机当前的同步像控点；其中，第二像控点包括一个或多个像控点；

若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标；

若第二像控点不是航拍无人机当前的同步像控点，则与第二像控点对应的各第二测控点无人机依次建立连接，获取第二像控点的地理坐标和各像素坐标，将所述第二像控点作为航拍无人机的同步像控点；其中，第二像控点的各像素坐标从各第二测控点无人机的两次拍摄图像中获取。

2.根据权利要求1所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述与第一像控点对应的各第一测控点无人机依次建立连接，获取第一像控点的地理坐标和各像素坐标，具体为：

向所有测控点无人机发送要求同步信号，以使所有测控点无人机反馈信息；其中，要求同步信号包括第一像控点编号；

根据所述测控点无人机反馈的信息，与第一像控点对应的各第一测控点无人机建立连接，并接收各第一测控点无人机发出的第一像控点的地理坐标；

通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标。

3.根据权利要求2所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述测控点无人机反馈信息，具体为：

测控点无人机接收到要求同步信号后，解析出第一像控点编号；

查询预存的像控点坐标表；

若所述像控点坐标表中含有第一像控点编号，则向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

4.根据权利要求3所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色，具体为：

根据在像控点坐标表读取的预存像控点坐标，航行至预存像控点，通过下视相机获取测试照片；

计算所述测试照片的平均颜色，获取测试颜色；

连接RTK网络，读取此时的预存像控点的地理坐标；

将读取到的预存像控点的地理坐标存储在像控点坐标表中，更新预存像控点的坐标；

当确定预存像控点与第一像控点相同时，确定预存像控点的地理坐标为第一像控点的地理坐标；

向航拍无人机发送第一像控点编号、第一像控点的地理坐标和测试颜色。

5.根据权利要求2所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述通过两次获取各第一测控点无人机的图像，确定第一像控点的各像素坐标，具体为：

分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像；

对第一图像和第二图像进行颜色检测，分别获取第一区域和第二区域；

提取第一区域和第二区域的交集区域，确定所述交集区域为第一测控点无人机发光板的像；

对第二图像中的交集区域进行二值化，提取第一像控点的第一像素坐标。

6.根据权利要求5所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述分别在各第一测控点无人机的发光板为对应的第一测试颜色和第一测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像，具体为：

通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的第一图像和第二图像时，控制航拍相机的位置和拍摄角度不变。

7.根据权利要求1所述的像控点数据采集方法，其特征在于，所述若第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点，则分别对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标，具体为：

当第二像控点是航拍无人机当前的同步像控点时，在各第一测控点无人机的发光板为测试颜色的互补色时，通过航拍相机获取各第一测控点无人机对应的监测图像；

根据目标跟踪算法在各第一测控点无人机对应的监测图像中提取第一像控点的各像素坐标。

8.根据权利要求7所述的像控点数据采集方法，其特征在于，在所述对各第一测控点无人机采集一次拍摄图像，获取第一像控点的各像素坐标前，还包括：

对第二图像和监测图像提取平均颜色，分别获取第二测试颜色和监测颜色；

将第二测试颜色和监测颜色转换为HSV颜色模型，进行颜色检测；

若在HSV颜色模型中第二测试颜色和监测颜色属于同一个色域，则确定所述监测图像通过颜色检测，获取第一像控点的各像素坐标。

9.根据权利要求1所述的像控点数据采集方法，其特征在于，在所述航拍无人机航行至第一坐标表记录的第一同步航点前，还包括：

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的航点时，判断所述航点是否为预设的同步航点；

若所述航点不是预设的同步航点，则清空所有像控点文件夹信息，航行至下一个航点。

10.一种无人机测绘方法，其特征在于，包括：

控制航拍无人机根据第一坐标表中记录的航线航行；

当航拍无人机航行至第一坐标表中记录的同步航点时，执行权利要求1至9任意一项所述的像控点数据采集方法，采集像控点数据；

将采集到的像控点数据导入建模软件，完成建模。

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