无人机全景技术在环境应急监测中的应用研究

2021-11-27刘统周

皮革制作与环保科技 2021年5期

刘统周，于悦

（山东省临沂环境监测中心，山东临沂 276000）

目前，我国始终着力推动环境管理和环境保护工作的实施与发展，各类新型技术被广泛应用于在环境监测领域。随着科学技术的革新与发展，当前我国无人机全景技术越发先进，特别是在环境应急监测相关工作中，无人机全景技术显露出了独特的优势。因此本文着重探究无人机全景技术在环境应急监测中的应用，希望能够进一步推动我国环境领域的可持续发展。

1 无人机全景技术概述

全景技术主要通过图像建模和图像渲染来实现的，在进行空间坐标架构时直接选定某一点，将其作为全景观察视点，并由此出发对周围的事物和图像信息进行全方位的采集，再将采集到的信息和图像通过计算机处理技术和相关处理系统进行深度处理，将拍摄到的图像和信息逐渐转变为连续且无缝隙、衔接点的全景图像。

全景技术所获得的图像能够进一步创建三维虚拟场景，而在此场景之中也能够满足观测者从任意视点的角度开展有效观测，因此全景技术可以将三维的场景在计算机上重新进行虚拟和再现，能够更加实时、准确地反映观测点的实际信息和真实情况，帮助观测人员进行全方位的观测。将全景技术应用于无人机之中，能够最大程度上拓展观测视野，特别是在进行环境应急监测时，能够让工作人员和技术人员无须再对区域内的众多不必要场景进行渲染或建模，可以直接通过无人机全景技术构建区域立体空间视觉景象，最大程度上缩减工作流程，减少工作的复杂程度。在进行环境应急监测时，应用无人机全景技术能够实现突发环境背景之下的快速反应、整体把握，让工作人员能够对区域还将现场实际情况进行动态了解。

2 在环境应急监测中应用无人机全景技术的基本条件

在应急环境监测中应用无人机全景技术，需要满足六方面条件。一是要将位于无人机摄像头正下方的区域，作为全景监测观察的主视角区，并将无人机侧边及其他摄像机作为副视角。第二，要确保无人机飞行器携带稳定系统，其稳定系统能够确保无人机在飞行时不会受到飞行器的姿态变化和飞行振动影响，确保全景影像拍摄效果，避免图像出现摆动。第三，在针对无人机全景监测的视场定位时需要着重强调主视角区域定位的精准性和全面性，而副视场则可以根据实际需求和环境监测的具体目标进行合理调整。第四，在对无人机全景监测图像信息进行传输时，需要确保相关传输设备和传输格式的符合图像和信息传输的基本要求。第五，要充分运用地面设备，实现地面设备与空中无人机全景监测之间的有效衔接，确保全景图像如实反映区域情况。第六，应用无人机全景技术进行环境应急监测需要确保无人机的大小及其摄像头等相关设备符合图像需求，让全景图像更加清晰、明亮。

3 无人机全景技术在环境应急监测中的应用策略

3.1 根据监测区域的实际情况，强化影像数据的收集

开展环境应急监测时，应用无人机全景技术要根据监测现场的实际环境状况合理调整无人机，并强化各类环境影像数据的收集和整理。首先，要确保无人机对环境监测现场各类环境信息的全方位采集，保障各类信息影像的真实准确。另外，在进行环境应急监测时，大多数情况下所应用的无人机为小型的飞行器，要保障无人机的图像分辨率能够达到环境应急监测工作要求，确保各类影像和信息资料始终保持较高质量。与此同时，也要确保无人机的待机时间能够适应环境应急监测的长时间飞行，有效减少相应的成本投入，保障影像信息的精准度。

当前我国广泛应用的无人机全景技术，主要有三种类型的飞行器，分别是固定翼飞行器、大型旋翼飞行器和小型旋翼飞行器，不同类型的无人机飞行器在实际环境状况监测中会适应不同的空间和监测需求。以小型旋翼飞行器为例，此类无人机飞行器的观测范围较小，但是精度水平较高，操作性和稳定性较强，因此在范围较小、精准度需求较高的环境应急监测工作中，可以应用小型旋翼无人机进行作业。

在应用无人机全景技术时，要确定无人机飞行器的摄像头位置位于所要观察的视点正上方，始终保持高度的一致性和稳定性，并通过遥控控制让飞行器的摄像头能够旋转，并进一步实现其他角度视野范围的拍摄与观察。因为在不同角度和每次拍摄期间都会出现一定的重合部分，因此可以直接将无人机进行全面旋转，确保整个视野范围的影像资料能够如实采集。另一方面，也要不断强化无人机全景技术图像采集的处理效率，确保图像清晰，没有畸变和视野盲点等现象，真实的反映环境监测区域的实际环境问题和环境状况。

3.2 强化计算机技术对全景图像的展现

在环境应急监测工作中，运用无人机对环境监测区域的环境状态进行全方位的拍摄和图像信息记录之后，需要用计算机技术对全景图像进行重现和绘制。在这一工作环节中，需要保障计算机技术的精准性和真实性，因为全景技术在应用过程中主要以视点为核心，并以视点进行投影面的构建与发展，可以在投影面中增加无人机摄像头所拍摄到的各类图像信息和数据资料。在应用计算机技术的过程中，环境应急监测的工作人员和技术人员，需要将拍摄到的平面图像进行分析和处理，确保所得到的图像更加清晰，图像信息之间能够实现平滑过渡。

为了进一步构建较为全面清晰的全景图像，需要对无人机拍摄的画面和图像信息进行有效拼接和全面整理，但是不容忽视的是，无人机所拍摄到的图像难免会存在重合部分，因此这也需要技术人员针对此类重叠部分进行全方位地识别和着重分析探究，搭建起不同图像之间的联系，并通过将图像旋转、扭曲等系列操作，实现不同图像之间的有效拼接，让无人机拍摄到的图像数据能够切实转变为全景图像效果。在进行图像处理时，技术人员可以将图像的色调、亮度和对比度等具体的细节进行全面处理，消除不同图像之间的拼接缝，确保处理后的全景图像更加流畅，真实度较高，也可以对全景图像进行再一次补充和优化，保证图像的完整。

3.3 提前对环境监测全景图像进行浏览

应用无人机全景技术完成环境应急监测全景图像拍摄和三维立体图像构建之后，需要技术人员对全景图像进行一定的浏览，并开展技术分析。因为在全景图像浏览的环节中，投影面存在一定差异，这也使得技术人员在进行图像浏览时，所选择的视点有所不同。无人机全景技术所绘制出的全景图像主要为柱形全景图和球形全景图两类。柱形全景图，大多呈现出圆柱形的投影面状态，而球形全景图投射出的影像，类似于地球，此类有经纬度显示的环境影响，但是另一方面，应用球面全景图进行图像浏览时，部分投影信息会发生畸变，不论是水平视角还是垂直视角都能实现全方位的观测[1]。因此，在进行球面全景图浏览时能够更好地应用于无人机全景技术，实现环境应急监测的全方位观测。

环境应急监测中所应用的无人机全景技术，相关数据信息体量庞大，有时仅仅通过一次的渲染就完成图像搭建和内容加载，这也会使得全景图像在展示画面时会出现不平滑的情况，拖延图像浏览和加载时间。为了有效避免此类情况的发生，技术人员可以应用金字塔缓存法对图像进行有效处理，确保技术人员在进行图像浏览时，能够在更短的时间内获取较多的图像数据信息，避免环境应急监测工作受到延误。应用无人机全景技术进行环境应急监测需要确保相关全景图像清晰度高、图像完整性强，因此专业技术人员同样也可以应用图像浏览引擎的形式，加速完成图像信息的加载和图像信息的识别。

3.4 全方位构建三维立体全景监测平台

开展环境应急监测工作时，专业技术人员需要对各类环境突发状况进行全方位的核查和有序分析，并用无人机全景技术强化对区域环境的监察和应急状况的处理。通过各类信息数据的收集，做好相关记录，并制定应急预案和相关决策，因此，以无人机全景技术为基础所搭建出的三维全景监测平台，能够进一步实现环境应急监测工作的目的和效果。在搭建三维全景监测平台时，可以应用B/S的架构模式，强化计算机服务器端口的信息处理、信息储存能力。应用三维全景监测平台，专业技术人员可以直接通过现有平台对各类环境突发状况进行实时查看和问题分析，再加上平台中所应用的表现层、数据层和业务层，可以根据不同的层次架构，实现不同层级的环境监测工作。例如可以依靠数据层强化各类图像信息的收集和信息储存，并及时将数据上传到中心数据库中；而表现层主要作用在于根据用户的实际浏览动作对三维全景立体图像进行最终体现，为环境应急监测工作提供必要的分析依据和参考要素[2]。