无人机航空摄影及正射影像制作技术实践

无人机低空航拍摄影是获取地理信息重要技术方法,为探讨正射影像测绘技术实践应用,以额济纳旗无人机航空摄影及正射影像制作技术为例,详细介绍了航拍设计方案,通过技术实施过程像控点测量、航测内业数据生成和正射影像图制作的探讨,总结了额济纳旗测绘过程技术经验方法,为正射影像航空测绘提供技术借鉴。     

基于无人机影像序列的城市精细化三维模型精度评估

为满足数字城市对精细化实景三维模型日益显著的需求,解决传统方法建模效率低的问题,提出一种基于无人机影像序列的城市精细化三维模型构建方法,通过现场25架次的航拍试验,构建了20个300 m×300 m测区范围的精细化模型和1个图书馆建筑精细化模型;利用检查点评估了全部精细化模型的精度,重点讨论了5种航拍高度和4种控制点选取方案对精细化模型精度的影响.分析结果表明:随着航拍高度降低、控制点数量增加,构建的精细化模型误差减小、精度得到提高;测区范围精细化三维模型最高精度达到平面±3.4cm、高程±3.1 cm,图书馆单体建筑精细化模型精度达到平面±3.4 cm、高程±1.5 cm;基于无人机序列影像的三维模型构建方法能够满足城市实景模型构建的精度要求,具有重要工程实用价值.     

无人机航空摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用

无人机航空摄影现在已经广泛的应用于大比例地形图测绘、文物修复、环境监测保护、灾害区域分析和自然资源管理等领域。利用无人机对武汉某大学校区进行航空摄影测量,使用常规无人机航空摄影操作及方法,得到无人机航拍图片,利用达北软件对数据进行处理,得到DEM、DOM等数字产品及其衍生物,获得1:2000的大比例尺地形图,通过精度分析,探讨了无人机在飞行姿态不稳定条件下作业对测图髙程精度的影响,为无人机在地形图测绘和其他生产领域的应用提供参考。     

无人机航拍测绘应用研究

随着科技的发展与产业的进步,新平台下的新技术日益增多。在航拍测绘领域,无人机平台的运用极大的降低了生产成本,提高了工作效率。为了研究无人机航拍测绘应用现状,本文通过笔者多年产业经验,以无人机航拍测绘关键问题入手。侧重列举无人机硬件升级、信息链压缩传输、飞控实时性等相关问题,融入无人机技术攻关历程,最终以航拍测绘应用关键技术-倾斜影像为例做重要阐述,得出航拍测绘技术能真实反映地面测绘区域的实际情况。帮助传统人工模型进行了三维模式的构建,同时其高效率、低成本的工作模式能进行DSM、DOM、DLG不同数据格式的同时输出。     

基于深度学习的钢桁架桥螺栓病害智能识别方法

为了提高钢桁架桥螺栓病害检测和识别效率、完善分析方法,本文在无人机航拍视频的基础上,提出了一种基于深度学习的螺栓病害智能识别方法。通过混合高斯算法、Canny边缘检测、最小包围圆算法等传统图像处理手段对航拍视频进行预处理,实现钢桁架桥螺栓图像的批量化提取,并通过对螺栓图像采取缩放、旋转、变形等措施拓展螺栓图像的样本数;采用迁移学习引入深度学习模型INCEPTION-V3,经过训练,当螺栓数据测试集上的准确率大于95%时,可满足工程精度需求;并将该方法应用于实际工程,当把0.8设置为计算螺栓病害概率的分割点时,该方法对螺栓病害具有较好的识别效果,同时能够实现自动化、智能化,避免人为主观判断带来的影响。     

一种面向无人机航拍图像的快速拼接算法

针对现有图像拼接方法对分辨率高、影像信息复杂的无人机航拍图像处理速度慢、匹配精度差的问题,提出一种面向无人机航拍图像的快速拼接算法。首先,利用FM(Fourier-Mellin)算法求出图像的重叠区域,并获取图像重叠区域内的感兴趣区域,结合区域分块以及图像信息熵得到最终的特征提取区域,设置为图像掩膜;接着,在特征提取区域提取特征点,并且对特征点匹配对进行两轮筛选,减少RANSAC算法迭代次数;最后用改进的RANSAC算法进行误匹配点对的剔除以筛选出准确度较高的匹配点对。比较该算法与其他算法的运行效率以及图像的拼接质量等相关指标。实验结果显示该算法较SURF、SIFT、区域分块算法,航拍图像拼接时间分别降低35%、56%、57%,满足航拍图像对拼接精度以及实时性的要求。     

基于全站仪测记法的数字化测图方法

随着测绘科技的发展,数字化测图技术已被各测绘单位使用.阐述了测记法数字化测图的一般过程.从控制测量到碎部测量、从外业到内业、从数据处理到最后成图,都与传统方法有着较大差异,数字化测图方法比传统方法具有明显的优越性.     

基于预测区域匹配的无人机航拍图像快速拼接

利用无人机侦查拍摄的图像,拼接成整个战场的全景图,方便指挥人员了解战场动态,做出战略决策. 根据无人机航拍图片序列的特点,提出了一种快速精确的拼接方法,即在无人机航拍图片拼接过程中,使用一种创新的匹配对齐策略,根据图片间的重叠率构造估计范围矩形,仅对矩形区域内的特征点进行匹配计算,然后使用图像融合等方法优化拼接效果. 此算法提高了鲁棒性,可在短时间内获得较好的拼接效果. 分别对谷歌地球卫星图片和无人机航拍真实数据进行实验,验证了算法的有效性.      

大比例尺地形图数字化测绘技术在矿区的应用

数字化测图方法相对于传统经纬仪、小平板测图方法具有巨大优势,可以完全取代它.本文结合在矿区采用全站仪数字化技术测绘大比例尺地形图的实践,分析了数字化测图的特点.     

基于ADS40的航空摄影测量数据处理流程研究

利用ADS40数码航摄资料,进行航测测图作业,与传统的框幅式航摄有着不尽相同的作业方法,该文以江苏某县1：2000数字化地形图成图及数据入库项目为背景,分析了全数字化航空摄影测量一体化成图方法及数据入库的流程,ADS40航拍数据所获得的数据及L1级影像是基于WGS84坐标系统的,而现有的地形图及修测后的地形图成果是平面、高程坐标系,因此需要进行坐标系统的转换。航内空间数据采集及成图由徕卡的LPS数字摄影测量软件平台和PRO600数字测量模块完成。     

基于无人机影像的露天矿工程量监测分析方法

提出了一种基于无人机影像序列的露天矿工程量(采剥量、堆放量等)计算方法.该方法利用旋翼无人机搭载低成本便携式数码摄像机获取露天矿山不同时间的视频帧或影像序列.基于运动恢复结构(Sf M)和多目立体视觉(PMVS)算法,自动生成矿山完整、致密的三维点云.研究设计了一种基于形态不变区的点云配准方法进行两期点云空间配准,并采用DTM三角网差值法计算矿山工程量.矿堆体积变化无人机监测实验结果表明,该方法重建点云模型的点间相对误差小于±1%,堆放体积变化监测精度接近92%,基本达到地面Li DAR扫描的堆放体积变化监测精度.     

基于VirtuoZo全数字摄影测量系统的无人机遥感数据后处理

针对无人机遥感数据特点,介绍了利用VirtuoZo全数字摄影测量系统和PATB平差软件进行空三加密及制作数字高程模型DEM以及数字正射影像DOM的无人机影像数据后处理方法。     

基于深度学习的反无人机预警神经网络

为解决传统雷达探测设备面对"低小慢"无人机时产生的难检测与易突防问题,通过深度卷积神经网络对空中无人机进行实时识别,提取目标的类别与像空间位置信息;根据无人机像空间位置在时域下的变化趋势,绘制无人机飞行映射轨迹;利用长短期记忆网络对飞行映射轨迹进行预测,获取无人机在未来时域内的预测航迹方向,实现对无人机的预警跟踪、实时检测与轨迹推断。结果表明,所提出的算法中目标识别平均准确率可达到82%,轨迹预测平均准确率可达到80%计算速度可达到24帧/秒,可见能够在地基计算平台下对空中无人机进行实时精确预警,可以有效地防止识别领空内的非合作无人机渗透与突防。     

无尾飞翼式高空长航时无人机纵向控制律设计研究

以某无尾飞翼式高空长航时无人机为研究对象,分析了自然飞机在高空巡航状态时的纵向稳定性,介绍并改进了传统的无人机巡航状态纵向控制律设计方法。通过在Matlab/Simulink中建立仿真模型,对两种方法进行对比分析。分析结果表明,由于无人机飞控系统的自动驾驶仪是始终在环的,不必像传统方法一样考虑带有增稳的控制系统的稳定性。因此,改进的设计方法更适合于无尾飞翼式高空长航时无人机巡航状态的纵向飞行控制系统的设计。     

无人机与三维激光扫描融合的拱桥三维重建

针对单一无人机影像在复杂拱桥建模精度和完整度方面的不足,提出一种将三维激光扫描数据与无人机航空影像融合的拱桥精细化建模方法。首先以无人机低空区域环绕航摄及近景摄影获取拱桥主体及细部高质量纹理数据;然后通过增加连接影像将无人机主体及细部影像数据融合并生成高精度拱桥主体上部点云数据;最后将三维激光扫描仪采集所得拱桥桥体下部多站点云数据经坐标转换、配准实现与拱桥上部高精度点云融合从而生成拱桥完整的精细化实景三维模型。通过与单一无人机影像建模结果进行精度对比分析和纹理完整性评价以此验证本文建模方法的有效性。结果表明：该方法可重建几何精度高、完整性好、纹理真实的拱桥实景三维模型,并为类似底部脱空建筑的数据采集方法提供参考,具有较好的工程应用价值。     

基于激光雷达的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法

为了解决传统方法对无人机违规航行轨迹数据捕获的精度和实时性低的问题,通过激光雷达研究了一种新的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法。建立激光雷达信号和目标场景作用过程模型,将每束激光在目标场景表面的映射部分当成激光脚印,完成对激光束相应激光脚印的响应函数和激光雷达发射信号的时间分布函数的卷积计算,获取激光脚印相应目标区域和激光雷达信号作用后反馈的回波信号。依据反馈的回波信号建立单次成像回波峰值点轨迹分布模型,获取无人机航行轨迹数据。针对无人机实际航行轨迹和预定义航行轨迹,采用优化的修正豪斯多夫距离公式(MHD)进行轨迹数据匹配程度衡量,按照经验设定阈值,若匹配度超过阈值,则认为实际轨迹与预设定无人机航行轨迹不匹配,将相应实际轨迹当成无人机违规航行轨迹,对违规航行轨迹数据进行捕获。结果表明:所提方法可及时检测处无人机违规航迹,报警时间比其他方法时效性高;所提方法捕获的无人机违规航行轨迹数据与真实数据偏差小。可见所提方法实时性与精度均较高。     

基于分块灰度投影的无人飞行器视频稳像方法

针对传统灰度投影算法局部运动影响全局运动矢量估计精度的问题,结合无人飞行器航摄视频图像的特点,提出一种适用于无人飞行器的视频稳像方法. 该方法将图像划分为若干子区域,剔除灰度特征不明显和物体局部运动等影响全局运动估计精度的子区域,对保留的子区域分别采用灰度投影法计算运动矢量,由局部运动估算出图像的全局运动矢量,经过运动决策,将运动补偿矢量应用于图像补偿,获得稳定的视频图像. 对真实无人飞行器航摄视频稳像实验结果表明,该算法稳像准确度与块匹配全搜索算法相当,而单帧稳像时间只有块匹配全搜索算法的1/3,在准确性和实时性方面均优于传统灰度投影算法.      

无人机航摄技术在高原峡谷区水利工程中的应用

基于无人机航摄技术,通过对DB-Ⅱ型无人机进行飞行测试,证明该型无人机能够适应高原地区绝对航高4500m高度的航摄飞行,研究利用双地面站监控解决通讯中断的方法,通过优化航线设计,有效缩短了总航程,顺利完成了地处高原峡谷地区的青海省巴音河蓄集峡水利枢纽航空摄影任务,获得影像成果符合规范要求,在短时间内完成了项目的测绘保障任务,在高原水利工程建设中值得推广.     

Reliability Analysis of Unmanned Aerial Vehicles Flight Control System Based on Reliability Analysis Technologies

The unmanned aerial vehicles( UAV) has been becoming more and more important in the aviation industry.Despite the superior performance and advanced technology,major accident of UAV happens frequently due to the impact of their systems,long distance of remote control and skill of manipulator technology.According to the application of engineering application,failure mode effects and criticality analysis( FMECA),failure reporting analysis and corrective action comprehensive analysis systems( FRACAS)and fault tree analysis( FTA)( 3 F) were combined.And also a set of user-friendly,more time,more efficient and accurate reliability analysis system were explored.