[发明专利]一种面向洪涝灾害应急快拼图制作的无人机影像姿态恢复方法

说明书

本发明主要针对无人机摄影测量技术在洪涝灾害应急中快拼图获取的不足，提出了一种面向洪涝灾害应急快拼图制作的无人机影像姿态恢复方法。本发明的核心思想是利用GNSS定位信息，将所有影像先按非水淹地表进行分区并分别进行空三解算，然后利用影像连续采集的特性，对未参与解算的水淹区域影像进行姿态内插，从而得到所有影像的完整姿态参数。本方法利用无人机姿态稳定和连续拍摄的特性，通过内插获得淹水区域的影像的较高精度姿态参数，从而最终获取受灾区域完整的快拼图，有效弥补无人机摄影测量技术在洪涝灾害应急中的不足。

技术领域

本发明属于面向洪涝灾害应急的航空摄影测量领域，涉及一种面向洪涝灾害应急快拼图制作的无人机影像姿态恢复方法，其中基于连续时间连续内插的全影像姿态恢复是本方法的关键技术。

背景技术

中国是一个地质灾害繁多且频发的国家，每年因此造成的直接损失达到数十亿元，更给灾害区域的人民安全带来了极大的威胁。而在灾害发生后，快速、准确地获受灾区域全局情况，掌握灾害分布是进行灾害应急指挥与救援的关键。近年，由于具备灵活机动、成本低、不受时间空间限制、搭载的全球导航卫星系统(GNSS)接收机定位精度高和姿态稳定的特点，无人机遥感平台(UAV)摄影测量特别是无人机摄影测量技术逐渐在地质灾害调查与应急中得到应用与推广，其快拼图成果也成为灾害应急救援的最重要的精细数据来源之一。

然而在洪涝灾害应急中，大面积水域范围内的影像重叠区域的连接点几乎难以获取，导致全部影像进行空中三角测量(空三)作业时出现大范围弱连接甚至无连接区域，使得整个受灾区域的无人机影像被动分为若干不连续的覆盖较大面积陆地的子空三区。这无疑使得水淹区域内的影像的姿态无法恢复，降低灾区快拼图数据的完整性，形成灾害盲区，增加应急救灾的不确定性。因此，进行无人机数据的全影像姿态恢复和完整快拼图生成是目前洪涝应急救灾的必然要求。

目前，已有的摄影测量软件与方法都只能处理含有较少水域(单张影像不全是水域)的陆地，并不能完全适用于又大范围水域的洪涝灾害区域的无人机数据处理。因此在洪涝灾害数据处理时，已有的处理流程都先针对受灾区域进行子区(一般每个子区都是独立的未被水淹的区域)划分，然后分别进行无人机数据采集和空三姿态恢复处理，最后形成多个子快拼图。这种处理流程无法获取水淹区域的快拼结果，降低了快拼图的完整性和可应用性，增加了应急决策的不确定性。

发明内容

本发明主要针对无人机摄影测量技术在洪涝灾害应急中快拼图获取的不足，提出了一种面向洪涝灾害应急快拼图制作的无人机影像姿态恢复方法。本方法利用无人机姿态稳定和连续拍摄的特性，根据非淹水区域空三结果，通过内插获得淹水区域的影像的精度较高的姿态参数，并最终获取受灾区域完整的快拼图。

为了获得洪涝灾害区域的完整快拼图，本发明提出基于时间连续内插的全影像姿态恢复方法。其核心思想是利用GNSS定位信息，将所有影像先按非水淹地表进行分区并分别进行空三解算，然后利用影像连续采集的特性，对未参与解算的水淹区域影像进行姿态内插，从而得到所有影像的完整姿态参数。本方法利用无人机姿态稳定和连续拍摄的特性，通过内插获得淹水区域的影像的较高精度姿态参数，从而最终获取受灾区域完整的快拼图，有效弥补无人机摄影测量技术在洪涝灾害应急中的不足。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：

本方法用于洪涝灾害应急时的无人机影像快拼图制作，包含灾区完整数据采集、子区划分及空三、水淹影像姿态内插以及快拼图生成四个主要的部分，其具体实施步骤如下：

步骤1：根据受灾情况选择合适的带有高精度的GNSS接收机的无人机。

步骤2：利用选定无人机对灾区进行完整航拍，要求航拍范围的起点位置和终止位置处都有至少有N₁张影像覆盖非水淹区域，且每张影像中有60％以上非水淹区域，一般N₁≥6；