[发明专利]基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法及系统

说明书

本发明公开了基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法及系统，包括如下步骤：第一步，系统根据无人机拍摄的照片间同名特征点和相机的设定参数进行相对定向，通过解算得到无人机飞行轨迹内相邻照片间的相对位置和姿态数据信息，构建得到若干独立拍摄控制点的空间三维模型；第二步，系统根据图像数据空间三维相似变换原理对第一步得到的若干独立拍摄控制点的空间三维模型进行连接，得到对应的由若干独立拍摄控制点组成的集合飞行轨迹空间三维模型，本发明在原有基础空间三维解算算法的基础上建立并采用兼顾无人机拍摄照片延迟的空间定位辅助平差算法模型对无人机采集的照片数据信息进行空间三维算法处理，提高三维模型的空间测量精度。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，具体为基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法及系统。

背景技术

近年来无人机低空摄影、图像三维建模测量技术快速发展，进一步地突破了传统摄影测量技术的局限性，相关技术广泛应用于城市管理和勘查设计等行业。利用无人机搭载专用航摄相机，从多个角度进行倾斜影像采集，再通过计算机软件对无人机采集到的倾斜影像数据进行空间三维解算处理，软件解算内容大体包括对影像数据进行稀疏匹配生成三维稀疏点云数据；然后对影像数据进行核线纠正，生成核线影像，在核线影像上对稀疏点云进行快速密集匹配，获取同名像点，生成视差图，将视差值转为深度值，得到深度图，再由深度图生成三维密集点云；最后对点云数据进行点云构网，得到最终的三维实景模型。

三维模型是一种对三维空间信息的可视化表达，可在计算机环境下更逼真、精细化地重现三维场景。基于无人机拍摄的多视图影像数据进行三维建模，在用无人机进行目标场景的图像采集之后，需要使用计算机视觉三维建模软件系统中的空间三维处理算法对无人机采集到的多视图影像数据进行空三解算，如果想要保证后期三维模型的精度，就必须保证系统软件对图像数据的空三解算结果的精度与质量。

通常情况下为了得到纹理细腻的三维实景模型，需要采用无人机对目标场景拍摄大量重合度满足一定要求的影像照片作为后期计算机视觉三维建模软件系统的基础建模数据，这些照片除了分别在不同位置记录了重合度较高的目标场景影像，同时还记录了照片对应点位的空间方位信息。目前由于采用无人机获取影像数据时，每张照片的相机拍摄时刻与实际相机成像完成时刻之间存在延迟，这就直接导致每张照片上记录的空间方位信息不准确，最终导致计算机视觉三维建模软件系统对于图像数据解算的空三结果精度较差，以至于影响最终形成三维模型的应用质量。

为优化基于无人机影像信息空间三维解算方法，解决计算机视觉三维建模软件系统建模结果测量精度低的问题，推动计算机视觉三维重建技术的发展，开发一种新的基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法及系统尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法及系统，以解决上述背景技术中为优化基于无人机影像信息空间三维解算方法，解决计算机视觉三维建模软件系统建模结果测量精度低的问题，推动计算机视觉三维重建技术发展的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于无人机航拍影像数据的实时三维建模方法，包括如下步骤：

第一步，系统根据无人机拍摄的照片间同名特征点和相机的设定参数进行相对定向，通过解算得到无人机飞行轨迹内相邻照片间的相对位置和姿态数据信息，构建得到若干独立拍摄控制点的空间三维模型；

第二步，系统根据图像数据空间三维相似变换原理对第一步得到的若干独立拍摄控制点的空间三维模型进行连接，得到对应的由若干独立拍摄控制点组成的集合飞行轨迹空间三维模型；

第三步，系统根据空间三维相似变换原理计算目标环境成像区内无人机所有飞行轨迹内和飞行轨迹间所拍摄照片影像间的相对位置和姿态数据信息，生成目标环境成像区域的自由网空间三维模型；