[发明专利]一种无人机旋扫式测量拍摄方法

说明书

本发明公开了一种无人机旋扫式测量拍摄方法，其包括如下操作：无人机飞行航线制定：根据所需测量拍摄的区域，结合拍摄相机参数制定飞行航线，确保相邻航线之间的拍摄范围有部分重叠；航线拆分：将航线均匀地拆分为基线长的小段；测量拍摄：无人机根据制定的航线飞行，在每个基线长的范围内完成一次以无人机机身Z轴为轴心旋转360°，同时控制相机进行拍照，确保前后两次拍摄内容有部分重叠。本发明大大减少了航飞工作量。数据获取后，摄点坐标和姿态信息已经与影像一一对应，不用再做内业项目前的数据整理工作。不再有架次之间的多余重叠数据，减少了照片整体数量，提高了整个工程效率。

技术领域

本发明涉及航空摄影测量技术领域，具体是采用无人机搭载单镜头相机进行高效率的倾斜摄影测量拍摄技术。

背景技术

航空倾斜摄影测量是目前获取地表三维模型的主要方式之一。在大型航摄仪上有成熟的设备和技术，目前采用无人机平台的倾斜摄影技术有以下几种方式：1、多传感器阵列，2、摇摆相机，3单镜头相机，现这些技术原理做如下介绍。

1、多传感器阵列：

该技术通过同时搭载多个传感器，通常是一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角传感器（或更多传感器）同步曝光获取影像。该技术的缺点如下：

质量和体积大：由于采用多个传感器，不可避免地在体积和重量上相对比较大，会对飞行器提出更高的要求，需要更大的体积（足够的空间来安装设备），更强的动力（足够的动力能负载设备和飞机），更多的能量（能保证飞机能达到一定的飞行时间）。这些要求又进一步使整套设备更重。以DJI M600 pro无人机搭载五拼相机为例：该套设备起飞重量为12kg-15kg，单架次飞行18-30分钟。

成本高：由于采用多个传感器，成本会比较高。由于需要更高性能的无人机搭载平台，也需要更高的成本。持续作业的电池成本也不可忽视。以DJI M600 pro无人机搭载五拼相机为例：该套设备的市面价格为20-50万元不等。该套设备飞行一个架次需使用6个电池，10个架次就需要60个电池。如果要持续的作业，还需要大量的电池支撑，60个电池需要6万元左右。

数据处理准备工作较困难：在无人机后期数据处理中，准确的GNSS数据和IMU信息对于后期空三解算精度提高意义重大。在无人机多传感器阵列中，目前的大多数无人机倾斜摄影系统大都直接采用飞行器自身的GNSS数据和IMU数据，由于是一对多的关系（一个摄点坐标对应多张航片）后期需要把摄点坐标与照片一一对应，IMU由于和安装角度，飞机当前姿态有关，对应会更加困难。

下视角度设置不灵活:设备安装好以后，向下倾斜的相机拍摄角度就固定了，不能随意变换向下的倾斜角度。

2、摇摆相机：

摇摆相机也是多传感器相机的一种，在传统传感器相机的基础上减少了传感器，原本需要5个镜头的整列现在只需要搭载两个或者三个传感器，在飞行过程中通过摇摆传感器模拟多拼相机机位，获取多角度影像。用较少的传感器达到大量多传感器的效果，该技术的缺点如下：

体积和质量相对较大：摇摆相机虽然在多拼相机的基础上减少了传感器，比多拼相机阵列会轻一些，但是由于摇摆需要一定的空间来进行，加上摇摆伺服电机，体积依然较大。

拍摄效率受限于摇摆电机的性能：由于摇摆电机需要带动整个相机往复运动，这是一个启动，加速，减速，停止，再启动的过程。在这个过程中，需要考虑该运动对相机拍摄的影响。一是拍摄需等到摇摆电机到位才能拍摄，二是摇摆的震动对照片质量有一定的影响。

3、单镜头相机：