[發明專利]無人機有效航片快速篩選方法

在審

• 申請號: 202010875917.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112113543A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 姜蕓;王軍
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: G01C11/26
• 分類號: G01C11/26;B64C39/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

無人機有效航片快速篩選方法，包括如下步驟：(1)曝光點排序；(2)計算航線方向角；(3)方向角聚類算法采用聚類算法提取航向中的所有航帶；(4)提取平行航帶；(5)航帶長度聚類；(6)提取有效航帶；(7)篩選有效航片。此外，可根據R中第一條和最后一條航線的首尾端點，結合航片重疊，計算有效航攝范圍。本專利針對無人機航攝時產生大量無效航片的原因進行了分析，提出了根據無人機航線幾何特征快速篩選有效航片的算法，并在實際航攝任務加以應用。通過驗證分析，改進并實現了采用程序自動篩選與人工篩選結合的方式，保證了篩選結果的準確率，且篩選方式靈活，有效地解決了無人機航片挑選困難的問題，具備較高的推廣價值。

技術領域

本發明涉及無人機航片篩選控制技術領域，尤其涉及無人機有效航片快速篩選方法。

背景技術

目前，對于利用無人機航空攝影測量技術獲取高分辨率正射影像的手段而言，由于其對拍照時機的精準要求，普遍采用通過飛控軟件規劃航線、設定自動拍照的作業模式。這種作業模式的流程通常是無人機起飛，原地拔高至航攝高度，然后水平飛往任務區開始作業，作業完成后，沿水平最短距離返回起點，最后原地降落。當前主流的飛控軟件按照該流程作業時，往往是從無人機原地拔高，達到航攝高度后就開始拍照，即起始曝光點位并非位于任務區；部分飛控軟件設定在作業結束后，仍然曝光，直到開始降落。這就導致在獲取的全部航片中，必然有一些是無效航片。

無人機在進行航拍任務時，無論是采用蛇形飛行或其他航線，必然會存在轉向(多旋翼)或盤旋轉向(固定翼或直升機)的過程。若無人機采用等時拍照的方式，在轉向過程中，仍然會曝光拍照，此時無人機飛行姿態不穩，拍攝方向與航向不符，獲取的航拍均是無效航片。

航片的航向和旁向重疊度對正射影像成圖的質量有很大影響。重疊度過低，會造成航片拼接時同名點過少，拼接效果差；重疊度過高，則會造成航片密度過大，影響拼接效率和效果。若要保證重疊度處于一個適當值，那就需要保證無人機實現等距拍照。采用等時拍照的方式，在無人機勻速飛行的理想條件下，可實現等距拍照。但是由于無人機在空中飛行時會受到諸多因素影響，致使其并不能勻速飛行，導致最終得到航片的實際重疊度與規劃值存在誤差。當重疊度過高時，需要剔除部分航片，提高正射影像生產效率。

無人機在空中飛行時會受到諸多因素影響而導致其飛行姿態不穩定，其結果并不只是不能勻速飛行，還包括在陣風影響下無人機機身可能發生震動甚至側傾。當震動和側傾比較嚴重，相機云臺不足以修復其誤差時，會導致航片模糊或者拍攝角度并非垂直向下即非正射。這兩種情況下獲取的航片均是無效航片。

當任務區域面積較大時，需要將任務區分成若干架次作業。為保證航片沒有缺漏，在規劃航線時各架次之間通常會保留一定的重疊。但是在后期航片處理時，只需要保證所有架次的整體重疊度，各架次間的重疊部分會影響成圖效率，因此這些是航片也是無效航片。

這些航片逐張人工篩選費時費力，并且對于位置相近的航片，人工篩選效果差，效率低。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供如下技術方案：

無人機有效航片快速篩選方法，包括如下步驟：(1)曝光點排序：獲取每個架次所有航片的曝光點坐標pi(xi，yi)，按照片命名序號或曝光時刻排序，生成序列化的坐標點集合P。這些點位按順序連接后可近似當作該架次的航線。(2)計算航線方向角：按坐標點曝光順序逐個計算P中相鄰坐標點pi、pi+1的方向角di：

式中，di值域為[0，360)，以正北方向為0°，順時針方向起算。由此得到方向角集合D。

(3)方向角聚類算法

采用聚類算法提取航向中的所有航帶。算法步驟如下：

①創建存儲方向角聚類結果的集合DC；