CN213932506U - 一种倾斜摄影无人机测绘系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种倾斜摄影无人机测绘系统及装置，包括：高程控制点布测系统、无人机采集系统、图像数据处理中心、SMART3D建模中心：接收图像数据处理中心发送的文件，运行并执行建模程序，生成三维模型的实景并发送；通信模块：实时接收并发送图文信息数据；服务器：用于储存无人机采集系统、SMART3D建模中心和图像数据处理中心的运行数据；应用终端：接收并显示SMART3D建模中心的三维模型实景。本实用新型的设备能够将户外测绘系统进行高度集成，适应户外测绘。采用包括SMART3D建模中心、高程控制点布测系统和无人机采集系统等在内的测绘图像处理应用软硬件设施，对无人机采集数据进行精密运算执行，提高图像处理效率，能够得到十分精确的三维实景测绘图像。
Description
技术领域
本实用新型涉及到测绘工程技术领域，特别涉及到一种倾斜摄影无人机测绘系统及装置。
背景技术
倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。同时有效提升模型的生产效率。三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越深入。
无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI商店，各种厂商的无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的阶段。
而目前，在测绘行业，测绘采用的技术手段依旧较为落后，图像采集、处理、传输和后期三维景象分析，都较为不完善，图文处理较为落后，实景还原度低下；测绘面临的环境十分严峻，需要携带较多的测绘设备到现场，设施集成度也响应低下。
实用新型内容
为解上述现有技术的缺点，本实用新型提出一种倾斜摄影无人机测绘系统及装置。
本实用新型提出的技术方案是：
一种倾斜摄影无人机测绘系统，包括：
高程控制点布测系统：根据技术要求精度布置像控点；在测绘区域均匀buses控制点，控制点平面坐标基于GPS网络RTK且按三级点测量，控制点高程采用经区域拟合校正的GPS网络RTK进行测量；
根据技术要求精度布置像控点。例如：由于成果要求平面精度达到五公分，而单独使用无人机飞行的pos信息无法满足测图要求，为提高成图精度，故本次在测区均匀buses控制点112个，控制点平面坐标采用基于上海市GNSS连续运行参考站SH-COORS系统的GPS网络RTK按三级点测量，控制点高程采用上海吴淞高程系统，采用经区域拟合校正的GPS网络RTK进行测量。平面精度及高程精度均＜±2cm。
无人机采集系统：根据上述控制点和测区面积进行航线设定，航线规划好后，取出无人机采集系统中的无人机，无人机自动按照预设航线进行飞行任务而采集并发送测绘区域的图像信息；
在进行影像采集前使用南方无人机地面站软件先对无人机进行指南针、加速度计的校准，然后根据测区面积进行航线设定，根据测区面积，本次航线将测区共分为7个区域，共飞行15架次，本次飞行航向重叠度85％，旁向重叠度80％。飞行高度100米。航线规划好后无人机自动按照预设航线进行飞行任务的作业。
图像数据处理中心：接收无人机的图像信息，并对图像信息进行预处理，所述预处理包括过滤、格式调整和压缩；并通过无线或者有线通信发送处理后文件；
飞行结束后将拍摄的照片导出，图像数据处理中心接收无人机的图像信息，并对图像信息进行预处理，所述预处理包括过滤、格式调整和压缩，利用南方south3D并根据像控点文件进行三维模型的建立。
SMART3D建模中心：接收图像数据处理中心发送的文件，运行并执行建模程序，生成三维模型的实景并发送；
Smart3D建模中心需要以一组对静态建模主体从不同的角度拍摄的数码照片作为输入数据源，需要采集：传感器属性(焦距、传感器尺寸、主点、镜头失真)，照片的位置参数(如GPS)，照片姿态参数(如INS)，控制点等等。建模中心无需人工干预，在几分钟或几小时的计算时间内(根据输入的数据大小)，能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型，这个三角格网模型能够准确精细地复原出建模主体的真实色泽、几何形态及细节构成。
通信模块：实时接收并发送图文信息数据；为4G或者无线网卡，建立通信连接，发送并接收数据文件；建立通信接口，分别远程联系。
服务器：用于储存无人机采集系统、SMART3D建模中心和图像数据处理中心的运行数据；设于终端处，用于接收并村春、更新图文数据。
应用终端：接收并显示SMART3D建模中心的三维模型实景。通过SMART3D建模中心处理后的图文数据，形成新的终端应用图文信息，即得到最终的三维建模影像，得到实际测绘的三维实景，并带有网格映射纹理，能够直接在线使用，用于测绘。应用终端可以是PC端，也可以是手机，在线显示上述三维网格实景。
进一步地，高程控制点布测系统中的所有控制点：均为两个正三角形两角相对的式样。
进一步地，SMART3D建模中心包括：
ContextCapture Master分解模块：通过图形用户接口，向软件定义输入上述图文信息数据，设置处理过程，将任务分解为基础作业并提交给Job Queue，提交过程任务，监控处理过程与处理结果可视化；
通过图形用户接口，向软件定义输入数据，设置处理过程，提交过程任务，监控这些任务的处理过程与处理结果可视化等。，Master并不会执行处理过程，而是将任务分解为基础作业并提交给Job Queue。
ContextCapture Engine工作模块：根据优先级和任务提交的时间，同时联级运行多个窗口，用于执行上述处理过程。
ContextCapture Engine工作模块在计算机后台运行，无需与用户交互。当Engine空闲时，一个等待队列中的作业执行，主要取决于它的优先级和任务提交的时间。一个任务通常由空中三角测量和三维重建组成。空中三角测量和三维重建采用不同的且计算量大的密集型算法，如关键点的提取，自动连接点匹配，集束调整、密度图像匹配、鲁棒三维重建、无接缝纹理映射、纹理贴图包装、细节层次生成等等。
可以多台计算机上运行多个ContextCapture Engine，并将它们关联到同一个作业队列中，这样就会大幅降低处理时间。
进一步地，还包括：
轻量可视化模块：处理多重精细度模型、分页和网络流，整合三维测量工具和瓦片选择工具。
轻量可视化模块即Acute3D Viewer，可以处理多重精细度模型(LOD)、分页(Paging)和网络流(Streaming)，所以，TB级的三维数据能够在本地或离线环境下顺畅地浏览。Acute3D Viewer支持软件的原生s3c格式来查看浏览模型，它也整合了三维测量工具和瓦片选择工具，测量方面包括三维空间位置、三维距离和高差等信息。
进一步地，还包括：
管理模块：用于管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
即Smart3D Settings，用于管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
进一步地，还包括：
格式处理模块：为Acute3D Viewer修改设定各种三维格式化工程文件。
当需要为osgb数据手动生成索引在Acute3D Viewer中查看时，为Acute3D Viewer修改设定各种三维格式化工程文件。
一种倾斜摄影无人机测绘装置，包括集成运载设备、供电箱和天线模块：
集成运载设备用于运载上述高程控制点布测系统和无人机采集系统；
供电箱为高程控制点布测系统和无人机采集系统提供户外用电；
天线模块通过有源天线模块而发送采集数据给通信模块。
本实用新型的有益技术效果是：本实用新型的设备能够将户外测绘系统进行高度集成，适应户外测绘。采用包括SMART3D建模中心、高程控制点布测系统和无人机采集系统等在内的测绘图像处理应用软硬件设施，对无人机采集数据进行精密运算执行，提高图像处理效率，能够得到十分精确的三维实景测绘图像。
附图说明
附图1为本实用新型的模块结构示意图；
附图2为SMART3D建模中心的模块结构示意图；
附图3为本实用新型装置的结构示意图；
图中1、集成运载设备，2、天线模块，3、供电箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型描述中，相关术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等方位指示位置仅是基于附图所示的方位而为了便于描述简化本实用新型，不是所述的零部件必须具有的方位、构造，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
一种倾斜摄影无人机测绘系统，包括：
高程控制点布测系统：根据技术要求精度布置像控点；在测绘区域均匀buses控制点，控制点平面坐标基于GPS网络RTK且按三级点测量，控制点高程采用经区域拟合校正的GPS网络RTK进行测量；
根据技术要求精度布置像控点。例如：由于成果要求平面精度达到五公分，而单独使用无人机飞行的pos信息无法满足测图要求，为提高成图精度，故本次在测区均匀buses控制点112个，控制点平面坐标采用基于上海市GNSS连续运行参考站SH-COORS系统的GPS网络RTK按三级点测量，控制点高程采用上海吴淞高程系统，采用经区域拟合校正的GPS网络RTK进行测量。平面精度及高程精度均＜±2cm。
无人机采集系统：根据上述控制点和测区面积进行航线设定，航线规划好后，取出无人机采集系统中的无人机，无人机自动按照预设航线进行飞行任务而采集并发送测绘区域的图像信息；
在进行影像采集前使用南方无人机地面站软件先对无人机进行指南针、加速度计的校准，然后根据测区面积进行航线设定，根据测区面积，本次航线将测区共分为7个区域，共飞行15架次，本次飞行航向重叠度85％，旁向重叠度80％。飞行高度100米。航线规划好后无人机自动按照预设航线进行飞行任务的作业。
图像数据处理中心：接收无人机的图像信息，并对图像信息进行预处理，所述预处理包括过滤、格式调整和压缩；并通过无线或者有线通信发送处理后文件；
飞行结束后将拍摄的照片导出，图像数据处理中心接收无人机的图像信息，并对图像信息进行预处理，所述预处理包括过滤、格式调整和压缩，利用南方south3D并根据像控点文件进行三维模型的建立。
SMART3D建模中心：接收图像数据处理中心发送的文件，运行并执行建模程序，生成三维模型的实景并发送；
Smart3D建模中心需要以一组对静态建模主体从不同的角度拍摄的数码照片作为输入数据源，需要采集：传感器属性(焦距、传感器尺寸、主点、镜头失真)，照片的位置参数(如GPS)，照片姿态参数(如INS)，控制点等等。建模中心无需人工干预，在几分钟或几小时的计算时间内(根据输入的数据大小)，能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型，这个三角格网模型能够准确精细地复原出建模主体的真实色泽、几何形态及细节构成。
通信模块：实时接收并发送图文信息数据；为4G或者无线网卡，建立通信连接，发送并接收数据文件；建立通信接口，分别远程联系。
服务器：用于储存无人机采集系统、SMART3D建模中心和图像数据处理中心的运行数据；设于终端处，用于接收并村春、更新图文数据。
应用终端：接收并显示SMART3D建模中心的三维模型实景。通过SMART3D建模中心处理后的图文数据，形成新的终端应用图文信息，即得到最终的三维建模影像，得到实际测绘的三维实景，并带有网格映射纹理，能够直接在线使用，用于测绘。应用终端可以是PC端，也可以是手机，在线显示上述三维网格实景。
进一步地，高程控制点布测系统中的所有控制点：均为两个正三角形两角相对的式样。
进一步地，SMART3D建模中心包括：
ContextCapture Master分解模块：通过图形用户接口，向软件定义输入上述图文信息数据，设置处理过程，将任务分解为基础作业并提交给Job Queue，提交过程任务，监控处理过程与处理结果可视化；
通过图形用户接口，向软件定义输入数据，设置处理过程，提交过程任务，监控这些任务的处理过程与处理结果可视化等。，Master并不会执行处理过程，而是将任务分解为基础作业并提交给Job Queue。
ContextCapture Engine工作模块：根据优先级和任务提交的时间，同时联级运行多个窗口，用于执行上述处理过程。
ContextCapture Engine工作模块在计算机后台运行，无需与用户交互。当Engine空闲时，一个等待队列中的作业执行，主要取决于它的优先级和任务提交的时间。一个任务通常由空中三角测量和三维重建组成。空中三角测量和三维重建采用不同的且计算量大的密集型算法，如关键点的提取，自动连接点匹配，集束调整、密度图像匹配、鲁棒三维重建、无接缝纹理映射、纹理贴图包装、细节层次生成等等。
可以多台计算机上运行多个ContextCapture Engine，并将它们关联到同一个作业队列中，这样就会大幅降低处理时间。
进一步地，还包括：
轻量可视化模块：处理多重精细度模型、分页和网络流，整合三维测量工具和瓦片选择工具。
轻量可视化模块即Acute3D Viewer，可以处理多重精细度模型(LOD)、分页(Paging)和网络流(Streaming)，所以，TB级的三维数据能够在本地或离线环境下顺畅地浏览。Acute3D Viewer支持软件的原生s3c格式来查看浏览模型，它也整合了三维测量工具和瓦片选择工具，测量方面包括三维空间位置、三维距离和高差等信息。
进一步地，还包括：
管理模块：用于管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
即Smart3D Settings，用于管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
进一步地，还包括：
格式处理模块：为Acute3D Viewer修改设定各种三维格式化工程文件。
当需要为osgb数据手动生成索引在Acute3D Viewer中查看时，为Acute3D Viewer修改设定各种三维格式化工程文件。
一种倾斜摄影无人机测绘装置，包括集成运载设备1、供电箱3和天线模块2：
集成运载设备1用于运载上述高程控制点布测系统和无人机采集系统；
供电箱3为高程控制点布测系统和无人机采集系统提供户外用电；
天线模块2通过有源天线模块而发送采集数据给通信模块。
显然，本实用新型。
上述为本实用新型的较佳实施例，应当理解本领域的技术人员无需创造性劳动即可根据本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者实验等得出相关技术方案，因此这些相关技术方案都应在本权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：包括：
高程控制点布测系统、用于采集测绘区域信息的无人机采集系统、图像数据处理中心、
与图像数据处理中心电连接的SMART3D 建模中心、应用终端、通信模块以及
服务器：与高程控制点布测系统、无人机采集系统、图像数据处理中心、SMART3D 建模中心、应用终端电连接，用于储存无人机采集系统、SMART3D 建模中心和图像数据处理中心的运行数据。
2.根据权利要求1所述一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：高程控制点布测系统中的所有控制点：均为两个正三角形两角相对的式样。
3.根据权利要求1所述一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：SMART3D建模中心包括：ContextCaptureMaster分解模块、ContextCaptureEngine工作模块。
4.根据权利要求1所述一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：还包括：轻量可视化模块。
5.根据权利要求1所述一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：还包括：管理模块。
6.根据权利要求1所述一种倾斜摄影无人机测绘系统，其特征在于：还包括：格式处理模块。
7.一种倾斜摄影无人机测绘装置，其特征在于：包括用于运载上述权利要求1-6任一所述的倾斜摄影无人机测绘系统的集成运载设备（1）、为高程控制点布测系统和无人机采集系统提供户外用电的供电箱（3）和通过有源天线模块而发送采集数据给通信模块的天线模块（2）。
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| CN202021598748.3U CN213932506U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种倾斜摄影无人机测绘系统及装置 |
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| CN (1) | CN213932506U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114362042A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-15 | 浙江大学德清先进技术与产业研究院 | 一种基于无人机倾斜三维的电力巡检方法 |
| CN115235430A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-25 | 陕西服装工程学院 | 一种室内设计用无人机测绘装置及测绘方法 |
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2020
- 2020-08-05 CN CN202021598748.3U patent/CN213932506U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN114362042A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-15 | 浙江大学德清先进技术与产业研究院 | 一种基于无人机倾斜三维的电力巡检方法 |
| CN115235430A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-25 | 陕西服装工程学院 | 一种室内设计用无人机测绘装置及测绘方法 |
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