[发明专利]一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统

权利要求书

1.一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统，其特征在于：其具体方法步骤如下：

步骤一：图像预处理；针对后续步骤，首先，利用高通滤波技术处理传入图像，从而锐化其边缘，为后续的特征点匹配提供基础；

步骤二：利用SIFT特征点对输入图像进行拼接，结合图像融合以及变换矩阵归一化等技术对图像畸变进行修正，提高其精确度，从而得到一定区域内的全景图像。

步骤三：在获得全景图像后以此作为后续导航的依据，依靠无人机当前镜头图像以及大图，实现无人机在局部区域中的定位；

步骤四：在大图中，无人机会进行降落地点的选择，之后悬停在降落地点上方利用基于单应矩阵的种子生长法进行深度恢复，并且进行曲面拟合从而构建出该地区的深度信息，进而判断该地形是否适合无人机降落，进而完成整个测绘流程。

通过以上步骤，无人机可以自主对一定范围内的区域进行测绘并且实现在安全区域的自主降落，并且由于算法对设备并无额外要求，因此可以部署在市面上几乎任何带有摄像头的无人机上，极大减轻了装备负担。可以广泛应用于地质考察，林业监控等领域。

2.根据权利要求1所述的一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统，其特征在于：在步骤二中所述的“结合图像融合以及变换矩阵归一化等技术对图像畸变进行修正”，其作法如下：在获得两张图像的拼接结果后，由于图像的亮度存在差异，会导致其拼接处存在明显接缝，进而改变边沿处特征点的SIFT描述子，图像的客观性以及可利用性均大幅下降。因此在获得两张图象的拼接后，我们采取图像融合技术，统计重叠区域的RGB值，后对该区域进行归一化的融合，从而有效地改善了接缝处的图像质量。

3.根据权利要求1所述的一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统，其特征在于：在步骤二中所述的“结合图像融合以及变换矩阵归一化等技术对图像畸变进行修正”，其作法如下：由于图像拼接的连续性每张图像均会基于前一张图像的视角进行参数矩阵的变换：从而导致，第一张图象的视角决定了整幅拼接图象的视角。如果此时第一张图象出现角度的歪斜，则将极大影响整幅图像的拼接质量。在此我们使用变换矩阵归一化，对每张图像的变换矩阵进行统计，在求得所有变换矩阵后，利用均值对各个变换矩阵进行修正，之后再基于此进行图像拼接，从而改善了图像对单张图像的视角依赖性，提高了系统的鲁棒性。

4.根据权利要求1所述的一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统，其特征在于：在步骤三中所述的“依靠无人机当前镜头图像以及大图，实现无人机在局部区域中的定位”，该定位方法过程如下：首先要对传入图像进行处理，使其边缘锐化，增加特征点的匹配特性，之后利用特征匹配，统计当前摄像头图像以及拼接完成的大图的特征点分布。根据各图中特征点的数目选择例如四边形拟合，圆形拟合等不同方式进行拟合，之后求出形心坐标并以此代替无人机当前坐标从而实现无人机在大场景下的局部定位。

5.根据权利要求1所述的一种搭载于轻量无人机的三维测绘系统，其特征在于：在步骤四中所述的“之后悬停在降落地点上方进行基于下降序列的图像深度恢复”，其实现过程如下：首先在判断无人机正确悬停于目标上方之后，拍摄第一张图象。之后无人机开始下降，当下降一定高度后，拍摄第二张图象。利用前后两张图象以及下降的高度信息进行降落区域的三维重建工作，并且结合所构建的深度信息判断该地区是否适合进行降落。