用于三维建模的无人机倾斜摄影飞行参数优化研究

【摘要】：现今盛行的无人机倾斜摄影测量以其方便灵活,成本低廉,多方位视角,且对目标真实还原的特点,成为三维建模中的主流趋势。相比于传统摄影测量,倾斜摄影较短的发展时间使其某些方面尚有不足。传统摄影测量具有一套严密的规范要求,对各参数的取舍基本统一。而无人机倾斜摄影测量的作业方式尚处于“因人而异,各行其是”的阶段。例如飞行高度、分辨率、相机焦距、相机倾角等参数的选用还没有公认的标准,对于重叠度更是秉承着越大越好的盲目原则,而往往在数据处理时发现部分采集密度过高,产生冗余数据,或者姿态角幅度影响严重,增加处理难度,降低作业效率。因此,无人机倾斜摄影规范的制定成为必然趋势。鉴于上述原因,本文从提高工作效率,尝试初步研究无人机倾斜摄影标准的角度出发,对无人机倾斜摄影三维建模相关参数进行优化选取,分析出各参数合理的允许范围,本文主要研究内容及创新点如下:(1)倾斜摄影测量理论的介绍,包括各种倾斜相机及系统,倾斜影像的特点、作用,以及倾斜摄影测量国内外发展现状。罗列各个参数因子,对比传统和倾斜摄影条件下各参数的不同。(2)对照参数的传统公式,在借鉴并引用倾斜条件分辨率计算方法的基础上,自主推导了倾斜相片覆盖范围以及相邻像片航向、旁向重叠度的计算公式,使其具有适合于倾斜摄影的计算方法。此外对遮挡、景深、超焦点距离、光圈等因素综合分析。(3)依据各参数间数学关系代入不同数值,选取最优组,按照相等间隔的重叠度,以西安市浐灞生态区管委会为试验区,进行影像采集,利用smart3dcapture4.0解算各组数据,建立相应模型,并进行视觉和数学上的质量比对,筛选出一组较为合理的取值区间,既保证模型质量,又减少冗余数据,提高作业效率。并首次关于姿态角对影像重叠度的影响进行初步探讨,得出最大允许值。(4)本文通过对分辨率、遮挡、景深、超焦点距离、光圈以及重叠度的分析,最终定义出航高、相机焦距、相机倾角、光圈大小、航向、旁向重叠度和姿态角等参数的合理取值范围,作为无人机倾斜摄影条件下的特有标准,也为今后相关规范的制定提供了一定的参考。