[发明专利]一种无人机高精度摄影测量获取高大物体变形信息的方法

说明书

本发明公开了一种无人机高精度摄影测量获取高大物体变形信息的方法，针对在可监测生命周期内的高大物体，利用无人机对其特征部位进行环绕飞行，获取不同时刻影像信息；利用图像匹配算法在大量相关影像中寻找相关性最高的最优特征匹配点，通过特征匹配实现特征影像的拼接；借助光束法平差算法，建立相关影像之间特征点在三维空间中位置关系；通过在待测高大物体上设定固定标志点，连续定期观测，获取特征标记点不同时间的三维坐标信息，比对数据确定待测物体形变量信息；根据不同的监测需要，对待侧高大物体按照标志点快速测量和三维建模高精度测量两种方式进行变形监测测量，确定物体形变信息及变形规律。

一、技术领域

本发明涉及一种高大物体变形信息监测的方法，特别是一种利用无人机高精度摄影测量获取高大物体变形信息的方法。

二、技术背景

变形监测是对被监测的对象或物体进行测量和观测,以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征，其目的与意义为分析和评价被测对象或物体的安全状态、验证设计参数、反馈设计施工质量、研究正常的变形规律和预报变形的方法。传统的变形监测方法主要是利用精密经纬仪、全站仪、GPS等仪器进行点位的位移变化监测，而这些方式往往体现在普通的经典测量方式上，就测量效率和可靠性性来说，还有很大的改进空间。

随着非接触式摄影测量技术的不断发展，从19世纪开始，摄影测量技术已经被广泛地应用在了各类建筑工程测量、城市区划设计、地质、采矿、冶金、航空航天技术、工业机械制造、化工、医学、古建筑与古文物摄影测量、考古乃至音乐器材、艺术作品研究等等社会经济发展和国民经济建设的各个部口、各个领域，为信息化时期多元多维信息的获取提供了新的途径。与此同时，无人机作为一种新型的数据获取平台也被广泛应用在了各种测量方式中，无人机摄影测量技术的不断发展，使之前难以测量和难以实现的点位测量成为现实。无人机摄影测量系统的测量效率也在之前地面测量的基础上提高了一大截，同时，在无人机影像数据处理方面，计算机视觉的飞速发展也为影像数据的处理提供了新的思路。

就之前采用的物体变形监测方式来说，对于高大物体的变形监测一直是一个较难解决的问题，同时存在着测量效率低下、测量精度不高、测量方式通用性和测量结果可靠性不高等问题，因此，如何在现有变形监测方法的基础上发展新的变形监测方式，尤其是针对高大物体的变形监测，成为了新时期变形监测方式的关键问题。

三、发明内容

针对高大物体的变形监测，为了克服传统监测测量方式的局限性，实现对高大物体的高效、快速、高精度监测，本发明的目的是提供一种无人机高精度摄影测量获取高大物体变形信息的方法。

主要发明内容：

针对在可监测生命周期内的高大物体，利用无人机对其特征部位进行不同位置不同高度不同角度的环绕飞行，获取飞行不同时刻待测物体的影像信息；利用图像匹配算法在大量相关影像中寻找相关性最高的最优特征匹配点，通过特征匹配实现特征影像的拼接；根据摄影瞬间记录的影像内外方位元素信息，借助光束法平差算法，建立相关影像之间特征点在三维空间中的拓扑位置关系，实现影像特征点的可量测性；通过在待测高大物体上设定固定标志点，连续定期观测，获取特征标记点不同时间的三维坐标信息，比对数据确定待测物体形变量信息；根据不同的监测需要，对待侧高大物体按照标志点快速测量和三维建模高精度测量两种方式进行变形监测测量，确定物体形变信息及变形规律。

本项发明与现有方法相比具有以下优点：

(1)改变传统的物体变形监测方式，采用无人机摄影测量系统实现物体变形信息的高效采集及处理；

(2)改变原先普通光学几何原理及解析摄影测量原理解算物体形变量的方法，采用计算机视觉技术和摄影测量技术相结合的原理，实现获取影像点云数据的快速仿真建模和高精度量测；

(3)提出了一种针对高大物体变形监测的低成本、高效率、高精度测量方式。

四、附图说明