[發(fā)明專利]基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710876620.5
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN107514993B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春;周驍騰;周政;張書航;周源;曾勇
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);上海同繁勘測工程科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G05D1/10
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;鄧忠紅

本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)采集方法包括以下步驟：S₁、獲取所述單體建筑的建筑高度h₁和旁向重疊度P₁；S₂、根據(jù)所述建筑高度h₁生成若干環(huán)繞所述側(cè)面的側(cè)面航線；S₃、控制所述無人機(jī)依次沿所述側(cè)面航線飛行并拍攝像片，以完成對所述側(cè)面的底端至頂端的數(shù)據(jù)采集，相鄰兩個(gè)所述側(cè)面航線間的所述像片滿足所述旁向重疊度P₁。本發(fā)明提供的基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)采用測量型無人機(jī)對單體建筑進(jìn)行三維航線環(huán)繞數(shù)據(jù)采集，通過對側(cè)面航線的規(guī)劃實(shí)現(xiàn)了全方位快速便捷地獲取建筑物的精確信息，解決了傳統(tǒng)航空攝影測量后建筑物側(cè)面信息丟失的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量型無人機(jī)的航線規(guī)劃及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三維GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng))是當(dāng)今乃至未來GIS技術(shù)的主要標(biāo)志性內(nèi)容之一，它突破了空間信息在二維地圖平面中單調(diào)表現(xiàn)的束縛，為各行各業(yè)以及人們的日常生活提供了更有效的輔助決策支持。對于建筑業(yè)和測繪領(lǐng)域，可量測的三維模型至關(guān)重要。

無人機(jī)遙感技術(shù)是目前通過近低空獲取地表信息的手段之一，它采用無線電遙控設(shè)備及地面控制系統(tǒng)進(jìn)行操控，具有體積小、重量輕、飛行速度緩慢以及拍攝范圍廣等優(yōu)勢。由于這種技術(shù)具有快速、安全、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為世界各國研究的熱點(diǎn)，逐步從開發(fā)實(shí)驗(yàn)向?qū)嶋H應(yīng)用方向過渡。測量型無人機(jī)是利用先進(jìn)的無人駕駛技術(shù)、傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、定位定姿技術(shù)和遙感等技術(shù)，快速獲取國土、資源、環(huán)境、事件等空間遙感信息，并可進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、建模和分析。

目前，測量型無人機(jī)的航線規(guī)劃大多局限于二維環(huán)境，而實(shí)際應(yīng)用中需要對復(fù)雜目標(biāo)進(jìn)行三維建模，所以航線規(guī)劃需要擴(kuò)展到三維，即解決三維建模的覆蓋問題。計(jì)算機(jī)視覺及控制領(lǐng)域的研究主要集中于在未知環(huán)境下的SLAM(simultaneous localization andmapping，并行定位與地圖構(gòu)建)，以及SfM(Struct from Motion，運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu))，但SLAM技術(shù)構(gòu)建的地圖僅為無人機(jī)避障導(dǎo)航所用，精度不高且存在一定的信息缺失；而SfM多為研究如何從多張異質(zhì)高重疊像片構(gòu)建三維模型，并不關(guān)心怎樣的航線規(guī)劃才能滿足“高重疊”的要求。也有一些需要對三維建模的覆蓋問題進(jìn)行規(guī)劃的研究，如歷史建筑保護(hù)、林業(yè)建模等，文獻(xiàn)《Time-optimal UAV trajectory planning for3D urban structure coverage》針對三維城市進(jìn)行覆蓋規(guī)劃研究，但其將三維建筑抽象成包圍盒，其結(jié)果可能存在遮擋等不完整的情形。目前測繪行業(yè)所應(yīng)用的三維建模方式多為航空傾斜攝影測量，因飛行高度不會(huì)低于建筑物的高度且攝影角度固定，所以會(huì)造成建筑物下半部或者被遮擋的部分拍不到。即存在不可避免的遮擋，致使獲取的建筑物的側(cè)面紋理信息不完整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中面對單體建筑建模時(shí)通過測量型無人機(jī)拍攝采集的單體建筑的側(cè)面紋理信息不完整最終導(dǎo)致建模結(jié)果精細(xì)化程度低的缺陷，提供一種能夠全方位快速、便捷地獲取單體建筑的精確信息以完成單體建筑精細(xì)化建模的基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)的面向單體建筑建模的數(shù)據(jù)采集方法，所述單體建筑包括側(cè)面，其特點(diǎn)在于，所述數(shù)據(jù)采集方法包括以下步驟：

S₁、獲取所述單體建筑的建筑高度h₁和旁向重疊度P₁；

S₂、根據(jù)所述建筑高度h₁生成若干環(huán)繞所述側(cè)面的側(cè)面航線；