无人机倾斜摄影测量技术与三维建模的研究

2020-01-01张龙

数字通信世界 2020年4期

张龙

（山东省地质测绘院，济南 250002）

伴随无人机产业近些年的高速发展，使得无人机得以在各行各业实现广泛运用，在无人机活跃的众多领域中，应用较为广泛的技术当属无人机倾斜摄影测量技术，它通过与三维建模软件的配合，可以在工程建设规划、管线维护监测、考古文物保护等领域发挥巨大的作用。由于目前这项技术仍然不太成熟，并且有很多缺点急需完善。为了提升无人机倾斜摄影测量技术的运用效率，需要在镜头分辨率、传感器灵敏度、三维建模软件优化等方面做出改进，从而提升整体技术效率。

1 无人机倾斜摄影测量技术的应用

1.1 无人机倾斜摄影测量技术

在国际无人机遥测领域中，倾斜摄影技术算是一种较为新颖的技术，它的特点在于数据的获取和预处理都在无人机中完成，由于无人机所集成的多种传感器，使得无人机可以从多种角度和位置对目标物体进行技术模型数据收集工作，从高效的掌握目标物体的基础数据信息，有利于下一步工作精准的开展与进行。无人机在目标物体的正上方所拍摄的数据影像资料称为“正片”，而从斜多个斜角位置进行拍摄的影像资料称为“斜片”，正是通过多张“正斜片”数据影像资料进行堆叠，而形成整个目标物体的具体数据模型，从而帮助工作人员详细的了解目标物体的各项信息。由于某些无人机上携带有高性能的专业绘图显卡，从而可以实现高精度的图像数据处理与高效的三维建模过程，有利于快速分析突发问题的具体情况，同时进行现场状况绘制，给予后台指挥人员第一手的数据资料。

1.2 无人机数字影像数据收集

在无人机数据资料收集过程中，通常会收集数据点图像信息，当面对数据资料类似的情况时，通常运用数据信息系统对数据类型进行归类和划分，然后在进行详细区分，并归类为点与线所构成单独区域。另外数据信息提取中需要做到真实有效，并且与目标物体的实际情况相结合，在遇到复杂情况时还需要进行数据分析和研究，从而准确确定目标地点的情况。

1.3 关于无人机的影像匹配技术

这种技术通常采取固定的算法将多种影像数据同名点内容进行识别和融合，而要完成这样的工作就必须在前期进行目标数据检测，从而完成数据的视觉计算，以方便后期进行图像融合。这项技术在国内多个领域普遍应用，并且得到广泛的好评，也正是由于无人机遥控摄影技术的应用灵活度高，这项技术才能实现快速普及。由于新算法的运用，使得特征点的测量与匹配的精度可以实现手动控制，根据不同的需要，可以运用多种不同的算法来进行测量与匹配，具体包括下列几种：灰度图像匹配算法、特征图像匹配算法、理解与翻译图像匹配算法。

2 无人机倾斜测量技术的具体应用

2.1 在桥梁检测方面的运用

针对桥梁进行检测工作时，需要对整体外观以及结构性能进行检查和判定，在进行外观检查时，传统方法是通过肉眼和一些检测工具来进行检测，查看桥梁是否出现裂缝以及结构缺损等问题，用传统的方式进行桥梁检测时，通常需要检修人员悬挂在桥面下方，或者从高台上进行检测，在面对一些跨度较大的特殊结构桥梁（例如跨海大桥、斜拉桥等）时，所耗费的人力及物力则更为巨大，人工作业不仅受到工人体力及状态的影响，同时对于工人的安全也会造成威胁，因此无人机倾斜测量技术的运用将检测人员从危险和繁琐的工作中解脱出来。无人机利用自身优秀的悬停能力搭配高分辨率的相机以及激光雷达可以实现桥梁结构的整体三维建模，帮助维护人员详细的分析桥梁承力结构是否存在裂缝以及缺损，从而在经济成本以及人力成本上为企业节约大量资源。

2.2 在文物保护方面的运用

我国是一个具有悠久文化历史的文明古国，因此历朝历代留下的文物数量数不胜数，体积上更是大小不一，而针对大型文物的保护工作历来是文物保护部门较为头疼的一件事，例如“乐山大佛”、“龙门石窟”、“布达拉宫”等世界文化遗产的保护及修复工作，针对这种规模较大的文物修复及维护测量工作采用人工方式，往往存在成本高昂周期较长的问题，当运用无人机倾斜测量摄影技术配合三维建模可以准确的确定大型文物表面的损伤程度，建立大型文物的全面三维信息，避免因为人工手动测量而出现的文物损伤问题，无人机倾斜测量摄影技术可以在避免直接接触文物的情况下对文物实现精确测量，减少文物修复测量工作所耗费的时间，帮助文物修复人员减少工作量。

2.3 隧道与管线的测量工作

在遇到地铁、铁路隧道以及城市管线规划等方面的测量工作时，无人机倾斜测量技术搭配三维建模可以发挥巨大的作用，例如在地铁及隧道的工程验收阶段，需要进行隧道结构检查，查看是否存在渗水裂缝的问题，这种检测工作用传统方式作业时需要人工进入隧道内部进行手动检测，传统方式的问题在于效率低下以及不能保证工人的安全问题，如果采用无人机测绘搭配三维建模即可按照预定设置的程序进行测绘工作，对隧道内部进行全景建模，从而帮助工程人员查看结构是否存在破损。另外城市管线规划也同样可以运用无人机搭配三维建模，短时间内将城市的详细数据资料收集起来，方便规划部门设计预定线路规划方案。