[發(fā)明專利]面向多無人機(jī)協(xié)同攝影測量的地質(zhì)災(zāi)害隱患探測方法

有效

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• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112923904B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李孝斌
• 申請（專利權(quán)）人: 四川融鑫信息科技有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C21/00;G06V20/17;G06V10/46;G06V10/764;G06N3/12;G06T3/40;G06T5/50;G06T7/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 郝迎賓

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害隱患探測領(lǐng)域，提出一種面向多無人機(jī)協(xié)同攝影測量的地質(zhì)災(zāi)害隱患探測方法，該方法包括：首先，判斷待探測區(qū)域的形狀；其次，根據(jù)待探測區(qū)域的形狀計(jì)算多無人機(jī)協(xié)同攝影測量航跡規(guī)劃路線；然后，多無人機(jī)在所述規(guī)劃路線上同時(shí)采集多時(shí)空尺度全景圖像圖并將其拼接；再然后，根據(jù)拼接后的全景圖像圖生成高精度數(shù)字高程模型和正射圖像；再然后，自動(dòng)識別地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)并分類，并自動(dòng)識別出具有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)區(qū)域中的地面微小變形；最后，利用識別出的地面微小變形進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)數(shù)字影像的快速生成，達(dá)到一體化地質(zhì)災(zāi)害的探測，促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害探測領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害隱患探測領(lǐng)域，具體涉及一種面向多無人機(jī)協(xié)同攝影測量的地質(zhì)災(zāi)害隱患探測方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)覆蓋航跡規(guī)劃(Coverage Path Planning，CPP)定義為：在滿足某種(某些)性能指標(biāo)最優(yōu)的前提下，避開障礙物和威脅源，規(guī)劃出一條能夠遍歷待覆蓋區(qū)域的最優(yōu)飛行路線。在機(jī)器人領(lǐng)域，該技術(shù)稱為區(qū)域覆蓋路徑規(guī)劃(Coverage Path Planning，CPP)技術(shù)。

覆蓋航跡規(guī)劃和傳統(tǒng)意義下的航跡規(guī)劃有所不同。傳統(tǒng)意義下的航跡規(guī)劃指的是點(diǎn)對點(diǎn)的航跡規(guī)劃，定義為：在一定的環(huán)境下，尋找無人機(jī)從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)滿足某種(某些)性能指標(biāo)，避開所有威脅源和障礙物的最優(yōu)飛行路線。覆蓋航跡規(guī)劃和點(diǎn)對點(diǎn)航跡規(guī)劃的不同主要體現(xiàn)在“遍歷”上，即覆蓋航跡規(guī)劃需要無人機(jī)的傳感器對整個(gè)區(qū)域進(jìn)行完全遍歷。

現(xiàn)今，國內(nèi)外對覆蓋航跡(路徑)規(guī)劃技術(shù)的研究主要集中在機(jī)器人領(lǐng)域，對無人機(jī)領(lǐng)域的研究相對較少。在機(jī)器人領(lǐng)域，覆蓋路徑規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：室內(nèi)清潔、擦窗、割草、自動(dòng)噴漆、耕犁、播撒、檢測探傷、排雷等。在無人機(jī)領(lǐng)域，覆蓋航跡規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：安全監(jiān)控、戰(zhàn)場偵察、目標(biāo)搜索、地形測繪、礦藏勘測等。

隨著無人機(jī)在民用及軍用領(lǐng)域應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，無人機(jī)對覆蓋航跡規(guī)劃技術(shù)的需求也更加的強(qiáng)烈。由于機(jī)器人和無人機(jī)所處的環(huán)境及特性都有所區(qū)別，很多在機(jī)器人領(lǐng)域得到成功運(yùn)用的技術(shù)和方法，在無人機(jī)領(lǐng)域?qū)⒉辉龠m用。無人機(jī)覆蓋航跡規(guī)劃與機(jī)器人覆蓋路徑規(guī)劃有一定的相似之處，但也有所區(qū)別。主要的區(qū)別在于：1)無人機(jī)不允許飛行過程中出現(xiàn)直角轉(zhuǎn)彎、停止、側(cè)移，甚至倒退等機(jī)動(dòng)，而機(jī)器人則很容易實(shí)現(xiàn)上述機(jī)動(dòng)；2)無人機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)有最小轉(zhuǎn)彎半徑的限制，而機(jī)器人一般則沒有；3)無人機(jī)攜帶成像傳感器的探測范圍會隨著無人機(jī)飛行高度、俯仰角、偏航角和滾轉(zhuǎn)角的變化而變化，而機(jī)器人則不會出現(xiàn)這種情況。因此，有必要對無人機(jī)領(lǐng)域的覆蓋航跡規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行研究。

并且，由于大多數(shù)的待覆蓋區(qū)域均為多邊形區(qū)域，并且由于多邊形具有很多優(yōu)良的特性(如頂點(diǎn)坐標(biāo)及邊界函數(shù)易于表示等)，主要對多邊形區(qū)域的覆蓋航跡規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行研究。對于非多邊形區(qū)域的覆蓋航跡規(guī)劃問題，很容易通過多邊形的近似逼近轉(zhuǎn)換為多邊形區(qū)域的覆蓋航跡規(guī)劃問題進(jìn)行研究。

另外，傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害隱患研判主要依靠專業(yè)人員對海量監(jiān)測影像進(jìn)行人工識別，工作量大，效率相對較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種面向多無人機(jī)協(xié)同攝影測量的地質(zhì)災(zāi)害隱患探測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)數(shù)字影像的快速生成，達(dá)到一體化地質(zhì)災(zāi)害的探測，促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害探測領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提出一種面向多無人機(jī)協(xié)同攝影測量的地質(zhì)災(zāi)害隱患探測方法，包括如下步驟：

判斷待探測區(qū)域的形狀；

根據(jù)待探測區(qū)域的形狀計(jì)算多無人機(jī)協(xié)同攝影測量航跡規(guī)劃路線；

多無人機(jī)在所述規(guī)劃路線上同時(shí)采集多時(shí)空尺度全景圖像圖并將其拼接；

根據(jù)拼接后的全景圖像圖生成高精度數(shù)字高程模型和正射圖像；