《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》是成都睿鉑科技有限責任公司於2019年7月25日申請的專利，該專利公布號為CN110186433A，公布日為CN110186433A，發明人是楊潤、李成、朱鴻穎濤， 該發明涉及航拍測量技術領域。
《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》包括順序進行的以下步驟：S1、根據飛行器或航攝儀在拍照坐標點的姿態信息、航攝儀的參數信息和目標區域的區域地理信息，獲得拍照坐標點上航片的地面投影數據；S2、將S1獲得的地面投影數據與目標區域已知數據做對比，若兩數據之間有交集，獲得拍照坐標點的航拍數據，若無交集，剔除拍照坐標點的航拍數據或在拍照坐標點不進行航拍。所述裝置作為所述方法的硬體支持。採用該方法和裝置，可有效減小航測作業過程中的數據處理量、提高數據處理效率。
2021年11月，《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》獲得2020年度四川專利獎創新創業獎。
（概述圖為《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置
- 公布號：CN110186433A
- 公布日：2019年8月30日
- 申請號：2019106740661
- 申請日：2019年7月25日
- 申請人：成都睿鉑科技有限責任公司
- 地址：四川省成都市中國（四川）自由貿易試驗區成都高新區世紀城南路599號天府軟體園D區6棟505號
- 發明人：楊潤、李成、朱鴻穎濤
- 專利代理機構：成都行之專利代理事務所
- 代理人：高俊
- Int.Cl.：G01C11/00(2006.01)I、G01C11/04(2006.01)I
- 類別：發明專利
- 本國優先權：2019102382018 2019.03.27 CN
專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
如申請號為：201810069841.6的發明申請所述，針對基於數字攝影測量的航攝任務，影像（航片）重疊率是2019年7月之前航測工作中的重要控制參數或航測的影響因素。
2019年7月之前的技術中，為了保證目標區域的航片重疊率，會將目標區域範圍按一定的方式擴大，形成外擴區域，飛行航線會覆蓋外擴區域。
對航測方法做進一步最佳化，以使得其能夠更為高效的服務於測量工作，是該領域技術人員所亟待解決的技術問題。
發明內容
技術方案
《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》包括順序進行的以下步驟：
S1、根據飛行器或航攝儀在拍照坐標點的坐標信息、姿態信息和航攝儀的參數信息、目標區域的區域地理信息，獲得拍照坐標點上航片的地面投影數據；
S2、將S1獲得的地面投影數據與目標區域已知數據做對比，若兩數據之間有交集，獲得拍照坐標點的航拍數據，若無交集，剔除拍照坐標點的航拍數據或在拍照坐標點不進行航拍。
2019年7月之前的技術中，雖然考慮並解決了航測目標區域的航片重疊率問題，但是在航攝過程中，航攝儀會拍攝許多與目標區域無關的航片數據，這樣不僅占用航攝儀的存儲容量，還給後期數據處理增加負擔，即：不僅增加航攝儀硬體成本、同時增加數據處理模組或裝置投入成本、增加數據處理時間成本等。
該方案中，針對具體的拍照坐標點飛行器的參數、航攝儀的參數以及拍照坐標點所處目標區域的區域地理信息，先判斷航攝儀在拍照坐標點所獲得的地面投影數據與目標區域已知數據的關係，選擇是否存儲拍照坐標點的航拍數據，這樣，可以有效剔除無用航拍數據，從而達到減少無用航片量，達到減小航測作業過程中的數據存儲量、數據處理量和提高數據處理效率的目的。
作為該領域技術人員，以上在實現存儲拍照坐標點的航拍數據或剔除拍照坐標點的航拍數據時，所述存儲為：在拍照坐標點進行航拍後存儲所得航拍數據；所述剔除為以下方式中的任意一種：一、在拍照坐標點進行航拍前由於判斷為不滿足重疊要求，在拍照坐標點不進行航拍，即整個過程在拍照坐標點並沒有進行航拍；二、在拍照坐標點進行航拍後由於不滿足重疊要求，再刪除所得數據。
更進一步技術方案為：
具體的，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，在拍照坐標點進行航拍，獲得航拍數據；若判斷為無交集，在拍照坐標點不進行航拍。該方案即為，通過計算反饋給航攝儀是否拍照：在拍照坐標點進行航拍前由於通過兩數據判斷為不滿足重疊要求，在拍照坐標點不進行航拍，即整個過程在拍照坐標點並沒有進行航拍的情況。作為該領域技術人員，在實現該方案時，可以是飛行器到達拍照坐標點後再執行以上過程或未到達拍照坐標點即進行判斷，針對未到達拍照坐標點的情況，由於目標區域的區域地理信息是固定的，所搭載的航攝儀的參數信息是一定的，故所述飛行器或航攝儀在拍照坐標點的姿態信息需要預判，以上預判根據飛行器的參數信息和飛行區域的天氣情況信息即可完成。針對預判情況，可使得飛行器的利用效率達到最大化。針對上述情況，由於計算重疊要求的時間非常短，實際拍照點與拍照坐標點距離很近，可以將飛行器或航攝儀在實際拍照點的坐標信息與姿態信息等同於飛行器或航攝儀在拍照坐標點的坐標信息與姿態信息。
具體的，在拍照坐標點進行航拍，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，保留航拍數據；若判斷為無交集，刪除航拍數據。針對剔除，此情況即為：在拍照坐標點進行航拍後由於通過兩數據判斷為不滿足重疊要求，再刪除所得數據的情況。相較於前一情況，針對存儲拍照坐標點的航拍數據的情況，根據2019年7月之前的處理器性能，雖然地面投影數據計算（重疊率判斷）所需時間很短，但由於飛行器處於飛行狀態，實際航攝儀拍照時飛行器的坐標及姿態信息已經發生變化，相比而言，前一情況會引入誤差，該方案採用的方式獲得的航拍數據更加準確。
所述拍照坐標點為由經度、緯度和海拔數據決定的空間中的點；所述姿態信息包括角速度信息和加速度信息；所述坐標信息包括經度、緯度、海拔高度信息；所述參數信息包括航攝儀幾何參數信息和光學參數信息；所述區域地理信息為目標區域的海拔信息或目標區域DEM信息等高程數據。所述目標區域已知數據為KML數據或SHP數據等矢量數據。為利於航拍數據質量或擴大拍照坐標點所獲得航拍數據覆蓋的範圍，所述航攝儀包括多個拍照模組。
不同拍照模組覆蓋不同的拍攝區域。該方案即為擴大拍照坐標點所獲得航拍數據覆蓋範圍的情況。
為使得航攝儀中各攝像頭均能夠獨立工作，設定為：所述航攝儀中，拍照模組均連線有獨立的航攝儀控制模組。採用該方案，所述控制模組用於控制對應的拍照模組是否工作或/和所得航拍數據是否保留。
為使得飛行器具有懸停功能或低速飛行性能，以在拍照坐標點懸停拍攝、低速飛行拍攝，利於航拍數據的準確性和航拍質量，設定為：所述飛行器為多旋翼飛行器或複合翼飛行器。
同時，該方案還提供了一種可剔除多於航片的航測裝置：包括飛行器及搭載在飛行器上的航攝儀，包括搭載在飛行器或航攝儀上的姿態信息模組和坐標信息模組，所述姿態信息模組用於獲取飛行器或航攝儀的姿態信息，所述坐標信息模組用於獲取飛行器或航攝儀的坐標信息；還包括搭載在飛行器或航攝儀上的航攝儀控制模組，所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀，且航攝儀控制模組的控制方式為以下方式中的任意一種：1、控制航攝儀是否拍攝；2、控制航攝儀是否刪除已拍攝的數據。該裝置作為所述方法的硬體支持，用於實現所述方法，從而達到減小航測作業過程中的數據處理量、提高數據處理效率的目的。作為該領域技術人員，針對所述參數信息，2019年7月之前的航攝儀一般具有固定的參數信息，在具體運用時，可直接獲得航攝儀的參數信息。
所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀是否拍攝。所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀是否刪除已拍攝的數據。所述航攝儀的工作參數包括幾何參數及光學參數。所述航攝儀包括多個拍照模組。不同拍照模組覆蓋不同的拍攝區域。各拍照模組均連線有獨立的航攝儀控制模組。所述飛行器為多旋翼飛行器或複合翼飛行器；所述姿態信息包括飛行器或航攝儀的角速度信息和加速度信息，所述坐標信息包括飛行器或航攝儀所在經度、緯度和海拔數據。
改善效果
《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》針對具體的拍照坐標點飛行器的參數、航攝儀的參數以及拍照坐標點所處目標區域的區域地理信息，先判斷航攝儀在拍照坐標點所獲得的地面投影數據與目標區域已知數據的關係，選擇是否存儲拍照坐標點的航拍數據，這樣，可以有效剔除無用航拍數據，從而達到減少無用航片量，達到減小航測作業過程中的數據存儲量、數據處理量和提高數據處理效率的目的。
附圖說明
圖1為《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》的原理圖；
圖2為該發明所述的一種可剔除多餘航片的航測方法的一個具體實施例的實現流程圖，該流程圖反映根據重疊率選擇是否在拍照坐標點進行航拍的情況；
圖3為該發明所述的一種可剔除多餘航片的航測方法的一個具體實施例的實現流程圖，該流程圖反映根據重疊率，選擇是否存儲在拍照坐標點所得的航片數據的情況；
圖4為該發明所述的一種可剔除多餘航片的航測裝置一個具體實施例的結構拓撲圖。
權利要求
1.《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》包括順序進行的以下步驟：
S1、根據飛行器或航攝儀在拍照坐標點的坐標信息、姿態信息和航攝儀的參數信息、目標區域的區域地理信息，獲得拍照坐標點上航片的地面投影數據；
S2、將S1獲得的地面投影數據與目標區域已知數據做對比，若兩數據之間有交集，獲得拍照坐標點的航拍數據，若無交集，剔除拍照坐標點的航拍數據或在拍照坐標點不進行航拍。
2.根據權利要求1所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，在拍照坐標點進行航拍，獲得航拍數據；若判斷為無交集，在拍照坐標點不進行航拍。
3.根據權利要求1所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，在拍照坐標點進行航拍，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，保留航拍數據；若判斷為無交集，刪除航拍數據。
4.根據權利要求1所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，所述拍照坐標點為由經度、緯度和海拔數據決定的空間中的點；所述姿態信息包括角速度信息和加速度信息；所述坐標信息包括經度、緯度、海拔高度信息；所述參數信息包括航攝儀幾何參數信息和光學參數信息；所述區域地理信息為目標區域的海拔信息或目標區域DEM信息。
5.根據權利要求1所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，所述目標區域已知數據為KML數據或SHP數據。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，所述航攝儀包括多個拍照模組。
7.根據權利要求6所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，不同拍照模組覆蓋不同的拍攝區域。
8.根據權利要求7所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，所述航攝儀中，各拍照模組均連線有獨立的航攝儀控制模組。
9.根據權利要求1至5中任意一項所述的一種可剔除多餘航片的航測方法，其特徵在於，所述飛行器為多旋翼飛行器或複合翼飛行器。
實施方式
- 實施例1
如圖1至圖3所示，《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》包括順序進行的以下步驟：
S1、根據飛行器或航攝儀在拍照坐標點的坐標信息、姿態信息和航攝儀的參數信息、目標區域的區域地理信息，獲得拍照坐標點上航片的地面投影數據；
S2、將S1獲得的地面投影數據與目標區域已知數據做對比，若兩數據之間有交集，獲得拍照坐標點的航拍數據，若無交集，剔除拍照坐標點的航拍數據或在拍照坐標點不進行航拍。
2019年7月之前的技術中，雖然考慮並解決了航測目標區域的航片重疊率問題，但是在航攝過程中，航攝儀會拍攝許多與目標區域無關的航片數據，這樣不僅占用航攝儀的存儲容量，還給後期數據處理增加負擔，即：不僅增加航攝儀硬體成本、同時增加數據處理模組或裝置投入成本、增加數據處理時間成本等。
該方案中，針對具體的拍照坐標點飛行器的參數、航攝儀的參數以及拍照坐標點所處目標區域的區域地理信息，先判斷航攝儀在拍照坐標點所獲得的地面投影數據與目標區域已知數據的關係，選擇是否存儲拍照坐標點的航拍數據，這樣，可以有效剔除無用航拍數據，從而達到減少無用航片量，達到減小航測作業過程中的數據存儲量、數據處理量和提高數據處理效率的目的。
作為該領域技術人員，以上在實現存儲拍照坐標點的航拍數據或剔除拍照坐標點的航拍數據時，所述存儲為：在拍照坐標點進行航拍後存儲所得航拍數據；所述剔除為以下方式中的任意一種：一、在拍照坐標點進行航拍前由於判斷為不滿足重疊要求，在拍照坐標點不進行航拍，即整個過程在拍照坐標點並沒有進行航拍；二、在拍照坐標點進行航拍後由於不滿足重疊要求，再刪除所得數據。
圖2給出了採用以上所述的第一種剔除方式的實現流程，具體的：航攝儀或者飛行器上安裝有IMU、PPK(GPS)模組、處理器模組，可以實時獲取及處理信息，根據上述模組獲取的信息及已知信息（航攝儀幾何參數、光學參數，目標區域最低海拔/目標區域DEM）可得到每張將要拍攝的航片的地面投影數據，與已知數據（目標區域的KML、SHP等矢量數據）做計算，若重疊率＞0，則航片與目標區域有交集，反饋給航攝儀中與之對應的相機進行拍照，反之則不拍照。
圖3給出了採用以上所述的第二種剔除方式的實現流程。具體的：航攝儀或者飛行器上安裝有IMU、PPK(GPS)模組、處理器模組，可以實時獲取及處理信息，飛行器在A拍照點拍完照，繼續飛向B拍照點的途中，根據上述模組獲取的信息及已知信息（航攝儀幾何參數、光學參數，目標區域最低海拔/目標區域DEM）可得到每張將要拍攝的航片在A點的地面投影數據，與已知數據（目標區域的KML、SHP等矢量數據）做計算，若重疊率＞0，則保留該航片，若重疊率=0，則刪除該航片。
採用該實施例提供的方案，可大大減少無用航片的數量，將其降為0。
- 實施例2
該實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，如圖2所示，具體的，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，在拍照坐標點進行航拍，獲得航拍數據；若判斷為無交集，在拍照坐標點不進行航拍。該方案即為，通過計算反饋給航攝儀是否拍照：在拍照坐標點進行航拍前由於通過兩數據判斷為不滿足重疊要求，在拍照坐標點不進行航拍，即整個過程在拍照坐標點並沒有進行航拍的情況。作為該領域技術人員，在實現該方案時，可以是飛行器到達拍照坐標點後再執行以上過程或未到達拍照坐標點即進行判斷，針對上述情況，由於計算重疊要求的時間非常短，實際拍照點與拍照坐標點距離很近，可以將飛行器或航攝儀在實際拍照點的坐標信息與姿態信息等同於飛行器或航攝儀在拍照坐標點的坐標信息與姿態信息。針對未到達拍照坐標點的情況，由於目標區域的區域地理信息是固定的，所搭載的航攝儀的參數信息是一定的，故所述飛行器或航攝儀在拍照坐標點的姿態信息需要預判，以上預判根據飛行器的參數信息和飛行區域的天氣情況信息即可完成。針對預判情況，可使得飛行器的利用效率達到最大化。
- 實施例3
該實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，如圖3所示，具體的，在拍照坐標點進行航拍，在步驟S2中，若判斷為兩數據之間有交集，保留航拍數據；若判斷為無交集，刪除航拍數據。針對剔除，此情況即為：在拍照坐標點進行航拍後由於通過兩數據判斷為不滿足重疊要求，再刪除所得數據的情況。相較於前一情況，針對存儲拍照坐標點的航拍數據的情況，根據2019年7月之前的處理器性能，雖然地面投影數據計算（重疊率判斷）所需時間很短，但由於飛行器處於飛行狀態，實際航攝儀拍照時飛行器的坐標及姿態信息已經發生變化，相比而言，前一情況會引入誤差，該方案採用的方式獲得的航拍數據更加準確。
- 實施例4
該實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，所述拍照坐標點為由經度、緯度和海拔數據決定的空間中的點；所述姿態信息包括角速度信息和加速度信息；所述坐標信息包括經度、緯度、海拔高度信息；所述參數信息包括航攝儀幾何參數信息和光學參數信息；所述區域地理信息為目標區域的海拔信息或目標區域DEM信息等高程數據。所述目標區域已知數據為KML數據或SHP數據等矢量數據。
- 實施例5
該實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，為利於航拍數據質量或擴大拍照坐標點所獲得航拍數據覆蓋的範圍，所述航攝儀包括多個拍照模組。
不同拍照模組覆蓋不同的拍攝區域。該方案即為擴大拍照坐標點所獲得航拍數據覆蓋範圍的情況。
為使得航攝儀中各拍照模組均能夠獨立工作，設定為：所述航攝儀中，各拍照模組均連線有獨立的航攝儀控制模組。採用該方案，所述控制模組用於控制對應的拍照模組是否工作或/和所得航拍數據是否保留。
- 實施例6
該實施例在實施例1的基礎上作進一步限定，為使得飛行器具有懸停功能或低速飛行性能，以在拍照坐標點懸停拍攝、低速飛行拍攝，利於航拍數據的準確性和航拍質量，設定為：所述飛行器為多旋翼飛行器或複合翼飛行器。
- 實施例7
該實施例提供一種用於實現以上實施例的裝置，如圖4所示，一種可剔除多於航片的航測裝置：包括飛行器及搭載在飛行器上的航攝儀，包括搭載在飛行器或航攝儀上的姿態信息模組和坐標信息模組，所述姿態信息模組用於獲取飛行器或航攝儀的姿態信息，所述坐標信息模組用於獲取飛行器或航攝儀的坐標信息；還包括搭載在飛行器或航攝儀上的航攝儀控制模組，所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀，且航攝儀控制模組的控制方式為以下方式中的任意一種：1、控制航攝儀是否拍攝；2、控制航攝儀是否刪除已拍攝的數據。該裝置作為所述方法的硬體支持，用於實現所述方法，從而達到減小航測作業過程中的數據處理量、提高數據處理效率的目的。作為該領域技術人員，針對所述參數信息，2019年7月之前的航攝儀一般具有固定的參數信息，在具體運用時，可直接獲得航攝儀的參數信息。
所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀是否拍攝。所述航攝儀控制模組用於控制航攝儀是否刪除已拍攝的數據。所述航攝儀的工作參數包括幾何參數及光學參數。所述航攝儀包括多個拍照模組。不同拍照模組覆蓋不同的拍攝區域。各拍照模組均連線有獨立的航攝儀控制模組。所述飛行器為多旋翼飛行器或複合翼飛行器；所述姿態信息包括飛行器或航攝儀的角速度信息和加速度信息，所述坐標信息包括飛行器或航攝儀所在經度、緯度和海拔數據。
榮譽表彰
2021年11月，《一種可剔除多餘航片的航測方法和裝置》獲得2020年度四川專利獎創新創業獎。
