基于手机款无人机的视景三维重建

吕桂龙 恽希 常天宇

摘 要：文章构建了一个手机款无人机系统，智能手机不仅形体微小，而且价格便宜，其可以利用移动通讯，把摄影的影像实时传输到指定的邮箱，实现全球异地下载。实验中采用实物拍摄，通过数字影像处理可以获取实景的三维重建。

关键词：无人机;手机;三维重建

中国作为一个拥有广阔海域的国家，海域动态监测主要有现场监视、远程视频遥控、航空遥感和卫星遥感监测。这几种监测方式都存在一定的不足，比如卫星遥感的获取周期比较长，具有较大的局限性和延时性等[1]，

而小型无人机信息获取技术具有平台构建容易、运行和维护成本低、体积小、质量轻、操作简单、灵活性高、作业周期短等优点[2]。

遥感信息解析是实现无人机遥感信息获取系统任务的重要环节。本工作将两部手机用固定架固定在无人机下方，两者呈一定角度对拍，这样拍出来的照片覆盖面广，弥补了远程拍摄范围小的缺点。自动定时拍照每隔一段时间对测区进行拍照，具有很强的独立性，在计算机视觉领域，研究者面临的问题是，如何借助运动相机对大地形下地物地貌结构完成重建，以准确表征解析目标的实际状态，是实现无人机遥感信息获取系统任务的重要环节[3]。本工作用到的智能手机不仅形体微小，而且价格便宜，其可以利用移动通讯，把摄影的影像实时传输到指定的邮箱，可进行全球异地下载。

一、总体设计

软件主体有三个模块，分别是数据获取模块，数据处理存储模块和数据传输模块。数据获取模块，传感器以一定的频率拍摄数码相片，这些数据被放在数组中等待系统调用。数据处理模块对测量的数据进行计算和筛选，然后将结果保存到硬盘文本文件中。最后数据传输模块以电子邮件附件形式将文本文件发送到指定邮箱。

二、数据处理技术方法

利用云计算的强大能力，可将数码照片迅速转换为逼真的三维模型。使用傻瓜相机、手机或高级数码单反相机抓拍物体、人物或场景，通过该应用程序，使用者还可在三维环境中轻松捕捉自身的头像或度假场景。

三维重建就是一个三重积分的过程，假设一个密度以某种函数连续变化的三维物体。设函数f（x）=f（x1，

x2，…，xn） 在可求体积的有界闭区域D Rn上有定义，?D为一个分割。在每?Dk上任取一点 ，作黎曼和。如果存在常数I，使得对于 ， ，对D的任何分割?以及任意选取的 时，有 ，则称f在D上可积，并且称 I为f在D上的n重积分。

当n=3时，记被积函数为f（x，y，z），则f（x，y，z）在D上的三重积分记为

三、数据结果

数据结果如下图所示。

四、结语

本工作基于一台小型无人机，同时搭载智能手机倾斜同步拍摄，可以获取重叠地面信息，通过数字影像处理并获取实景的三维重建。后期，希望继续完善建模程序模块，使得三维重建图像更加清晰。

参考文献：

[1]许祝华，张彦彦，杨晖，等.海域无人机遥感监测三维立体监管系统的建设与研究[J].海洋開发与管理，2013（6）：4-8.

[2]高珍，邓甲昊，孙骥，等.微型无人机图像无线传输系统方案与关键技术[J].北京理工大学学报，2008（12）：1078-1082.

[3]陈世平.关于航天遥感的若干问题[J].航天返回与遥感，2011（3）：1-8.