[发明专利]基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法

说明书

本发明公开了一种基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，包括如下步骤：建立无人机机载视觉探测系统和地面双目视觉系统，其中，无人机机载视觉探测系统包括机载相机，地面双目视觉系统包括多架作为定位点的双目相机；对双目相机进行共面线校准；无人机启动巡航飞行，开启无人机机载视觉探测系统，通过无人机机载相机拍摄双目相机；开启地面双目视觉系统，双目相机耦合定位；利用双目相机对飞行中的无人机进行联合追踪，并进行几何校准以修正无人机的飞行位置；机载视觉探测系统获得被测区域的图像，并将图像回传给地面控制中心；以及地面控制中心将机载视觉探测系统回传的图像进行算法处理，从而获得被测区域的地面变形监测结果。

技术领域

本发明是关于非接触工程监测与摄影测量技术领域，特别是关于一种基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法。

背景技术

随着通信技术的发展，单一的通信手段已经不能满足用户的需求。然而，传统的测量设备及安装方式不仅成本高，且难以满足大区域内的地面变形、山体滑坡及已有大型建筑体的变形测量需求。另外，考虑到机载雷达成本、区域内面扫控制难度、飞行定位精度及成像精度，采用雷达探测技术并不是最有选择。

随着非接触测量与摄影测量技术的发展以及视觉成像处理算法的飞速提升，需要寻找在低成本监测投入前提下，寻求对大区域范围的内目标物体进行状态追踪与变化分析的解决方案。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，其通过耦合定位的方式减少了机载视觉探测系统的测量误差。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于地空耦合的大区域变形摄影测量方法，包括如下步骤：建立无人机机载视觉探测系统和地面双目视觉系统，其中，无人机机载视觉探测系统包括机载相机，地面双目视觉系统包括多架作为定位点的双目相机；对双目相机进行共面线校准；无人机启动巡航飞行，开启无人机机载视觉探测系统，通过无人机机载相机拍摄双目相机；开启地面双目视觉系统，双目相机耦合定位；利用双目相机对飞行中的无人机进行联合追踪，并进行几何校准以修正无人机的飞行位置；机载视觉探测系统获得被测区域的图像，并将图像回传给地面控制中心；以及地面控制中心将机载视觉探测系统回传的图像进行算法处理，从而获得被测区域的地面变形监测结果。

在本发明的一实施方式中，地面双目视觉系统包括三架作为定位点的双目相机，三架双目相机位于地面不同的位置，其相对海拔高度和相对位置通过三架双目相机构成的视觉测量链进行解耦计算，并通过相互定位及地面相机的立体校正反馈出地面基准的空间信息。

在本发明的一实施方式中，每架双目相机由两个内参相同的摄像机平行安装，以拍摄空中处于飞行的、且飞行位置与高度发生变化的无人机。

在本发明的一实施方式中，三架双目相机为三角形布局，双目相机的相互距离及其形成的三角形布局是通过测量机器人实现的，通过测量双目相机的相互距离形成无人机飞行测量的地面标志及尺寸。

在本发明的一实施方式中，无人机机载视觉探测系统还包括GPS定位系统、飞行控制系统、飞行执行系统和视觉监测云台。

在本发明的一实施方式中，无人机巡航飞行前无需设置飞行轨迹，机载相机加载于视觉监测云台，在机载相机视野范围内拍摄到双目相机则表示已到达或者接近待测区域。

在本发明的一实施方式中，机载相机为变焦相机，其能够根据地面标志物体的距离自动进行调整以获取清晰的图像数据，飞行控制系统的数据反馈于地面控制中心，数据包括飞行速度、飞行高度、飞行姿态及相机倾角。