[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

本發明公開了一種基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，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，無人機機載視覺探測系統包括機載相機，地面雙目視覺系統包括多架作為定位點的雙目相機；對雙目相機進行共面線校準；無人機啟動巡航飛行，開啟無人機機載視覺探測系統，通過無人機機載相機拍攝雙目相機；開啟地面雙目視覺系統，雙目相機耦合定位；利用雙目相機對飛行中的無人機進行聯合追蹤，并進行幾何校準以修正無人機的飛行位置；機載視覺探測系統獲得被測區域的圖像，并將圖像回傳給地面控制中心；以及地面控制中心將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。

技術領域

本發明是關于非接觸工程監測與攝影測量技術領域，特別是關于一種基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法。

背景技術

隨著通信技術的發展，單一的通信手段已經不能滿足用戶的需求。然而，傳統的測量設備及安裝方式不僅成本高，且難以滿足大區域內的地面變形、山體滑坡及已有大型建筑體的變形測量需求。另外，考慮到機載雷達成本、區域內面掃控制難度、飛行定位精度及成像精度，采用雷達探測技術并不是最有選擇。

隨著非接觸測量與攝影測量技術的發展以及視覺成像處理算法的飛速提升，需要尋找在低成本監測投入前提下，尋求對大區域范圍的內目標物體進行狀態追蹤與變化分析的解決方案。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，其通過耦合定位的方式減少了機載視覺探測系統的測量誤差。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于地空耦合的大區域變形攝影測量方法，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，無人機機載視覺探測系統包括機載相機，地面雙目視覺系統包括多架作為定位點的雙目相機；對雙目相機進行共面線校準；無人機啟動巡航飛行，開啟無人機機載視覺探測系統，通過無人機機載相機拍攝雙目相機；開啟地面雙目視覺系統，雙目相機耦合定位；利用雙目相機對飛行中的無人機進行聯合追蹤，并進行幾何校準以修正無人機的飛行位置；機載視覺探測系統獲得被測區域的圖像，并將圖像回傳給地面控制中心；以及地面控制中心將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。

在本發明的一實施方式中，地面雙目視覺系統包括三架作為定位點的雙目相機，三架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。

在本發明的一實施方式中，每架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無人機。

在本發明的一實施方式中，三架雙目相機為三角形布局，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無人機飛行測量的地面標志及尺寸。

在本發明的一實施方式中，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。

在本發明的一實施方式中，無人機巡航飛行前無需設置飛行軌跡，機載相機加載于視覺監測云臺，在機載相機視野范圍內拍攝到雙目相機則表示已到達或者接近待測區域。

在本發明的一實施方式中，機載相機為變焦相機，其能夠根據地面標志物體的距離自動進行調整以獲取清晰的圖像數據，飛行控制系統的數據反饋于地面控制中心，數據包括飛行速度、飛行高度、飛行姿態及相機傾角。