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解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案

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航空摄影测量追求的是无控,只是限于现有技术,不得不做像控。大疆努力于完成这一目的。如今完成了免像控1:500,接上去将继续探求技术的能够,完成无控的追求。

大疆创新是如何做到免像控的呢?明天九江伟业老蒋就大疆精灵 PHANTOM 4 RTK+大疆智图免像控航测处理方案为您解密。让你从一个门外小白完全了解无人机是怎样搞航测的!

解密大疆无人机-免像控航测处理方案

PHANTOM 4 RTK+大疆智图

什么是摄影测量

摄影测量是经过摄影,将三维的物理世界转变为二维影像,再由二维影像获取三维空间数据的技术。

什么是摄影测量

摄影测量原理

摄影测量技术运用广泛,例如,灾祸现场的实时二维建模、数字城市三维模型、基于三维模型的土方量计算等等,这些场景模型都是经过摄影测量技术完成的。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图5

实时二维建模

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作业流程

首先,外业采集数据。经过摄影采集测区的多视角照片及空间数据;
其次,内业数据重建工作。将采集到的照片数据重建为所需求的模型;
所以,获取高分辨率多视角照片及高精度空间数据,是重建模型的关键。那二者是如何获取的呢?

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获取高分辨率多视角照片及高精度空间数据

一个简单的道理,相反的照相机间隔被摄物体越近,获取的照片分辨率越高,图像越精细。大疆创重消费的多旋翼无人机可以完成基本的悬停功能,并且装备了智能避障模块,这就让大疆多旋翼无人机相对于其它类型的无人机具有一个自然的优势,可近间隔获取被摄物体的高精度影像数据。同时经过高精度三轴云台控制相机朝向,获取被摄物体的多视角照片。就目前的技术而言,一架合格的航测多旋翼无人机,智能避障模块及高精度三轴云台是标配。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图7

PHANTOM 4 RTK

知道了如何获取高分辨率多视角照片,高精度空间数据又是如何获取的呢?
无人机经过搭载GNSS全球导航系统可以获取地位信息,在拍摄的过程当中将拍摄点的地位信息写入到照片中,这样拍摄的照片就具有了空间地位信息。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图9

为什么需求像控

由于无人机搭载GNSS全球导航系统获取地位信息的精度只能达到米级,但是摄影测量需求高精度的地位信息,所以需求对地位信息停止纠正以达到运用要求。传统的做法是经过像控来纠正。
其实这里的像控是一个动词,包含外业的打像控点及内业刺像控点,如下图所示。这里的像控点又称地面控制点(简称GCP),打像控是用一个特殊的外形标记出一个在地面已知准确地位的点,如经纬度及高度。用特殊外形标记的目的是方便我们在拍摄的照片中能准确地找到它。刺像控是在内业数据重建中,经过在照片中找到这些控制点,并把这些点的准确地位信息输入到重建软件中,重建软件会根据这些信息纠正并得出重建物体准确的空间数据。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图11

打像控

打像控点需求作业人员一个点一个点的去找去打,这类工作大部分由人工完成,占用了大量的外业工作工夫。此外内业刺像控也很占用工夫,那能不能有一个办法减少这个工作量,甚至不用像控呢?

免像控技术

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厘米级导航定位系统

我们知道像控点的次要作用是为了获取准确的地位信息,那无人机能提供精准的地位信息吗?答案是一定的,大疆创新将高精度导航定位系统引入无人机,如精灵 Phantom 4 RTK 集成RTK 模块,经过RTK 模块可为无人机提供实时厘米级定位数据。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图13

RTK天线

那无人机可以提供高精度的定位信息是不是就可以做到免像控?答案能否定的,想做到免像控仅提供高精度的地位信息是不够的。市面上有很多搭载RTK模块的无人机,但是它们做不到免像控,这是由于RTK模块得到的精准定位数据是模块本身的。而我们需求的是照片的数据,还要停止数据同步。数据同步要思索到飞机当时的姿态及RTK模块与相机模块的地位关系。除此之外,还要思索到照片记录的定位数据是拍照瞬间的数据。

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TimeSync 精准数据采集系统

大疆创新为此研发了TimeSync 精准数据采集系统,该系统完成飞控、相机与 RTK 的时钟系统微秒级同步,并对相机镜头光心地位和 RTK 天线中心点地位停止了补偿,减少地位信息与相机的工夫误差,为影像提供更准确的地位信息。
只要打通RTK模块、飞控模块及相机云台模块之间的通讯,并且具有同步系统,才能获取影像的准确地位信息。市面上很多搭载RTK模块的无人机做不到数据同步,这就是它们做不到免像控的缘由。

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大疆智图智能优化

除了外业可以采集到准确地位信息的照片外,内业模型重建软件能高效准确地处理采集到的照片,也是能做到免像控的重要缘由。大疆创新自主研发了大疆智图模型重建软件,该软件采用自主研发的模型重建算法,在模型重建效率及精度方面都优于国外同类型软件,打破了国内在该范畴的垄断,真正的做到了行业抢先。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案插图15

实时三维重建
在算法上大疆智图针对大疆精灵PHANTOM 4系列无人机停止了专门的优化,用户可以做到一键生成模型,大大简化了操作难度,降低了学习成本。硬件与软件相结合的处理方案让大疆智图在模型重建的效率上大幅提升,可以做到实时二维建模、实时三维点云重建,遥遥抢先国外同类型软件。
同时在免像控方面,大疆智图可以对大疆精灵 PHANTOM 4 RTK采集的照片,停止智能化处理,自动校正照片畸变,剔除导入错误照片,降低较低精度图片合成权重,从而提升免像控的精度。
高精度RTK模块、TimeSync 精准数据采集系统、高精度三轴云台及大疆智图的优化算法是大疆创新可以完成免像控航测处理方案关键核心。只要能满足上述要求的处理方案,才能称得上免像控航测处理方案。

解密大疆无人机-PHANTOM 4 RTK+大疆智图航测免像控处理方案认证作者,无人机行业知名站长,知乎无人机专栏创作者。
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