[發明專利]基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法

有效

• 申請號: 202010300270.X
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111412898B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 智少丹;韋永斌
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;中建工程研究院有限公司
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 劉湘舟;宋元松

1.一種基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

包括如下步驟：

建立無人機機載視覺探測系統和地面雙目視覺系統，其中，所述無人機機載視覺探測系統包括機載相機，所述地面雙目視覺系統包括多架作為定位點的雙目相機；

對所述雙目相機進行共面線校準；

無人機啟動巡航飛行，開啟所述無人機機載視覺探測系統，通過所述無人機機載相機拍攝所述雙目相機；

開啟所述地面雙目視覺系統，所述雙目相機耦合定位；

利用所述雙目相機對飛行中的所述無人機進行聯合追蹤，并進行幾何校準以修正所述無人機的飛行位置；

機載視覺探測系統獲得被測區域的圖像，并將所述圖像回傳給地面控制中心；以及

所述地面控制中心將所述機載視覺探測系統回傳的圖像進行算法處理，從而獲得被測區域的地面變形監測結果，

每一架雙目相機都可以測得其與無人機的距離，便于動態補充修正記錄無人機飛行高度精度以及與待測區域的幾何關系，在同一時間、同一狀態下，記錄無人機飛行時所拍攝的地面雙目相機的圖像，最終使用多張圖片的融合拼接記錄大區域的地面信息，通過多次航拍飛行記錄目標區域隨時間的變化趨勢，通過計算目標區域在機載相機中所占用的像素點來獲得該區域的變形，從而獲得待測區域隨時間遷移的變形情況，

通過雙目視覺系統的立體校正來協同測量并定位無人機系統的位置，其所構成的三形角布局可與無人機與三架地面雙目相機構成四面體，且該四面體的斜邊及高度隨無人機飛行位置的變化而變化，無人機到每架雙目相機的距離由校準后的雙目相機根據拍攝畫面直接獲得，通過地面相機拍攝空中飛行的無人機并分析其所占像素點，以圖像中無人機所占區域的等效中心所占像素點區域的重心作為待測距的目標點，目標點在左相機圖像中距圖像左邊緣的距離與目標在右相機圖像中距圖像左邊緣的距離之差，乘以相機焦距并除以雙目相機的光軸軸距，則成為無人機距離雙目相機的距離，將地面雙目視覺系統作為基準，三架相機位于地面不同的位置，其相對海拔高度和相對位置通過三架相機構成的視覺測量鏈進行解耦計算，通過相互定位及地面相機的立體校正反饋出地面基準的空間信息，

通過無人機機載視覺探測系統與地面雙目視覺系統聯動，機載視覺系統獲得可視范圍內被測區域的圖像并回傳給地面控制系統，地面三架雙目探測系統用來協同測量以定位機載視覺探測系統，提高飛控可視系統的測量精度，所述方法能夠通過耦合定位的方式減少機載視覺探測系統的測量誤差，同時也適合于可視區域內的大型物體的位置和速度測量。

2.如權利要求1所述的基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

所述地面雙目視覺系統包括三架作為定位點的雙目相機，三架所述雙目相機位于地面不同的位置，其相對海拔高度和相對位置通過三架所述雙目相機構成的視覺測量鏈進行解耦計算，并通過相互定位及地面相機的立體校正反饋出地面基準的空間信息。

3.如權利要求2所述的基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

每架所述雙目相機由兩個內參相同的攝像機平行安裝，以拍攝空中處于飛行的、且飛行位置與高度發生變化的所述無人機。

4.如權利要求3所述的基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

三架所述雙目相機為三角形布局，所述雙目相機的相互距離及其形成的三角形布局是通過測量機器人實現的，通過測量雙目相機的相互距離形成所述無人機飛行測量的地面標志及尺寸。

5.如權利要求1所述的基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

所述無人機機載視覺探測系統還包括GPS定位系統、飛行控制系統、飛行執行系統和視覺監測云臺。

6.如權利要求5所述的基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其特征在于，

所述無人機巡航飛行前無需設置飛行軌跡，所述機載相機加載于所述視覺監測云臺，在所述機載相機視野范圍內拍攝到所述雙目相機則表示已到達或者接近待測區域。