无人机影像处理技术在测绘工程中的实践探析

无人机影像处理技术在测绘工程中的实践探析

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摘要:改革开放以来,我国的科学技术开始迅速的发展起来,而我国的测绘技术也随着科技的发展开始在各个方面都取得了很大的突破。在测绘技术中,使用频率最多,处理效果较好的就是无人机影响处理技术。通过使用无人机影像处理技术,使得测绘技术的使用效率得到了提高,并且也提升了测绘技术的精确度和使用的灵活度。所以无人机影响处理技术在测绘技术中的应用更为突出,其发展前景也更为可观。本文主要针对无人机影响处理技术在测绘工程中的实践进行了探析。

关键词:无人机影像处理技术;测绘工程;实践

无人机的发展已经有百年的历史,直到今日,无人机技术的成熟度和可靠度已经有所保证。而无人机技术的应用范围也越来越广泛,从最初的军事领域已经延伸到了民用领域,并且又在地理和测绘工程方向也得到了广泛的应用。

1.无人机的技术特点

无人机有哪些技术特点,如图1-1所示。

图1-1无人机技术特点

2.无人机影像概述

一般情况下,无人机影像又可以叫做遥感影像,无人机影像在测绘工程中得到了广泛的应用。具体表现主要包含了两个方面。其一,由于无人机影像技术的成本较低,且在使用过程中可以更为灵活的运用,所以无人机影像技术要比别的技术在使用上有着很大的优势;其二,因为有着卫星遥感和航空遥感作为基础,使得无人机影像技术开始逐渐发展起来,并且无人机的体积要比相机还要小,在使用上也不是一定要专业人士在能使用,非专业人员也可以进行操作低空飞行。无人机的种类繁多,选择摄像机的空间更大,可以根据无人机的类型来选择与之相配的摄像机,进而是影像图画的分辨率更为清晰,这也是无人机影像技术使用的一个重要优势。

3.无人机影像处理技术

3.1无人机图像处理

目前,无人机所承载的相机都是属于高分辨率的相机。现在正在根据无人机的搞空间分辨率和光谱分辨率再进行进一步的研究。无人机在实际使用中,有着一定的缺陷,其中无人机飞行的高度比较低,同时要经常穿梭在不同的环境中,而且平台的稳定性上也没有以前使用的摄影测量的大飞机的平台稳定;而且无人机在工作过程中由于无人机的发动机在抖动,所承载的相机也在不断的移动,这就在一定程度上导致了摄像摄影不够清晰,而测量的数据也不够精准。以上的缺点也是目前需要重视的问题。所以为了达到无人机能够准确的测量目标和使得摄像画面更为清晰,必须要在无人机影像处理上进行改良,其中可以应用几何校正技术进行纠正影像的畸变和减少拼接的误差,同时还要使用影像增强技术来进行调整影像的色调,突出重要的区域。

3.2无人机遥感影像拼接

无人机影像的特点有:高分辨率、高重叠度和高数据量,无人机影像利用这些特点再和其他的辅助信息相结合进而处理影像的拼接。在最开始使用无人机影像处理的时候,还是使用最原始的摄影测量方法来把无人机影像进行几何校正和空间加密,但是由于最初期的无人机所搭载的相机没有框标,在定位上也不够精准,而且还需要很多个地面控制点,并没将无人机影像的高重叠的特点应用到其中,所以在影响拼接处理上有一定的难度,而且处理的效果也并不理想。所以开始进行不断的研究无人机的成像原理和其特点,最终研究出了一些新的数据处理的方法,这些方法的使用原理有的是根据特征点进行影像匹配,有的是根据几何坐标进行拼接,还有的是通过动态规范算法来寻找最好的拼接线,同时还要使用影像融合的方法使最终的拼接效果达到没有缝隙且色调均匀。

通过研究,可以根据最佳重叠度的特点将拼接量进行减少和抽稀,同时使用分块拼接法进而减少拼接误差,进而解决无人机影像拼接误差的缺陷,同时还可以通过使用GPU硬件加速方案来解决无人机对大数据影像拼接效率低和时间长的问题,最后提高拼接效率。

3.3无人机影像三维重建技术

在无人机上所承载的镜头有好几种,包括单视镜头、双视镜头和多视镜头,而无人机影像三维重建技术也根据这几种不同的镜头有着相对应的发展。当无人机所承载的镜头是单视镜头时,可以通过相邻或是相近的影像进行匹配最后生成立体像,这种方法应用最为广泛;当无人所承载的镜头是双视镜头时,由于是两个镜头同时拍摄,且同时获取高重叠度的影响,但是因为基高比比较高,所以在深度恢复上效果比较差。如要要进行窄基线影像的处理,选择方式较少,最常用的是使用多视影像,也就是需要无人机能够承载三个或者三个以上的摄像镜头进行同步获取全景影像。

4.无人机影像处理技术在测绘工程中的应用

4.1测绘影像资料的获取

无人接影像技术在进行获取测绘影像资料时,是通过飞行平台判断并选择相合适的地形和地貌。无人机影像技术在进行测绘资料获取使使用的方法和传统采集方法并不一样,由于无人机飞行的偏角角度较大,获取的图像较小,所以可以通过使用空中三角测量技术进行获取图像数据。空中三角测量技术有着纠正和修复拍摄的优点,进而避免在拍摄过程中出现漏洞。另一方面,无人机影像处理技术在进行采集映射图像数据时,还可以利用曝光延时补偿技术、转弯技术、控制飞行姿态技术等来进行采集。

4.2采集测绘数据

无人机是通过自动技术和手动技术两者相结合的方式进行测绘数据的采集。在采集过程中,可以有效的清楚掉那些不合格的地图数据和信息,最后得以使采集到的信息的有效性和准确性都提高。然后在进行单一定向模型进行处理所采集到的数据和信息。无人机影像技术在进行定向操作时,首先要对导航路线的方向进行判断和分析,然后再对数据进行分析,判断其路线是否正常,有没有出现弯曲来保证路线运行的准确性。

4.3无人机拍摄数据处理方式

在进行数据采集处理时,无人机拍摄数据的处理方式不同于传统的数据处理方式。无人机拍摄数据处理时有着一定的缺陷,是由于无人机飞行的俯仰角和旋转角的角度较大,增加了图像的堆叠对比度,最后致使图像变形,进而数字图像排列不规则,出现问题。无人机所搭载的数码相机的UAV一般都是变焦镜头,这样会提高获取的图像的质量。然后开始校准变焦镜头,然后分析校准的结果,找到不同焦距的摄像机参数和失真参数,还有与变焦相机之间的固定关系的焦距,最后迅速的找到校准和失真的校正方法。这样就可以充分的利用变焦镜头的功能来使无人机的工作效率得到提高。

4.4无人机影像技术在高空作业中的应用

在高空作业中,使用无人机影像技术有很多优势:其一,由于高山上的地势复杂,云层较低,所以在使用无人机飞机时,就会出现没有有利的着陆点并且视线也不是很清晰的缺陷。这时如果采用无人机的影像技术,就会非常迅速地获得到有效图像数据,这就使得无人机影像技术的优势得以显示出来;其二,低空无人机影像测绘技术应用更为广泛,包括城市建设,检测资源环境以及应急响应等方面;其三,在军事上,可以利用无人机影像技术进行低空作战,这也是在军事上最重要的一项技术,例如已经成功研发并且得以应用的“无人飞艇低空航测系统”。如图1-2所示。

图1-2无人飞艇低空航测

利用无人机影像技术进行数据才是要比传统的数据采集的要求更稿一些,在自动化方面,就要使用专用数据处理软件和无人机低空飞行技术来进行所采集数据的清晰度和分辨率得到提高。

5.无人机影像处理技术在测绘工程应用中的优势

5.1快速的工作效率

通过人员对无人机的操作,可以时刻检测这工程所在的地质环境和地质情况,而且获取的信息也更为准确,这样速度快、效率高的检测工作为测绘工程的完成节约了很多的时间。

5.2灵活性高

在测绘工程进行航拍的过程中,无人机是通过电脑网络相连接,可以非常及时将影响拍摄的问题反馈给技术人员,而且无人机的体型较小、重量也比较轻,所以在操作的过程中具有着一定的灵活性。可以更好的控制无人机,这样无论是在飞行还是降落都不会破坏所检测的环境,可以更清晰的拍摄到所需要的图像。尤其是在森林里或是高山上等环境复杂的地方,无人机的应用是无可取代的。

5.3数据处理较快

在地理条件差以及地势复杂的地方,如果使用传统的数据采集方式,无论是在采集速度上还是最后呈现的效果上都不如人意,这时使用无人机技术就可以在更短的时间内进行数据处理,且准确度也更高。

6.结语

随着无人机技术的不断提高,无人机影像技术在操作上越来越灵活方便。无论是在城市建设还是在防洪防灾等各种突发事件上都得到了广泛的应用。所以在工程测绘方面,无人机影像技术是必不可少的一项技术,不仅能够提高数据的准确性也能够提高图像的清晰度。

参考文献:

[1]李晓慧,杨毅毅,范海波.无人机影像处理技术在测绘工程中的应用[J].世界有色金属,2017(11):28-28.

[2]臧鹏.无人机影像处理技术在测绘工程中的应用[J].工程技术:全文版,2017(1):00222-00222.

[3]王健,李加群,郭立群.浅析无人机影像工程化处理在测绘保障中的应用[J].测绘与空间地理信息,2017(12):174-176.

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