第
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卷
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第
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期
国"土"资"源"遥"感
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年
7
月
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引用格式
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毕卫华
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赵星涛
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杨化超
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基于智能手机的无人机低空倾斜摄影测量系统及其应用研究
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国土资源遥感
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基于智能手机的无人机低空倾斜
摄影测量系统及其应用研究
毕卫华
*$@
$ 赵星涛
!
$ 杨化超
@
$ 卞和方
@
$ 张秋昭
@
!*E
皖北煤电集团有限责任公司
"
宿州
"!@466!# !E
北京帝信科技有限公司
"
北京
"*666F7# @E
中国矿业大学环境与测绘学院
"
徐州
"!!***7$
摘要
!
为了促进无人机低空倾斜摄影系统的低成本
#
轻小型和易用性
!
通过融合
:B=D3.%&G94
四旋翼轻小型无人
机低空飞行平台和
bG?'.F6F DRO$c'$]
型智能手机构建了一套基于智能手机的无人机低空倾斜摄影测量系统
$
对
其中的基于智能手机的多相机成像系统进行了相关功能的优化及模块化设计
!
包括相机成像质量改进措施
#
基于
开源飞控研发的用于自动拍照控制的定位定向及飞行控制模块设计等
!
并给出了多相机成像系统作为任务载荷与
飞行平台的集成模式并归纳了其工作流程
$
将构建的无人机低空倾斜摄影测量系统分别应用于不动产测量
#
城市
建筑物三维重建
#
露天矿开采监测领域
$
经外业实测的检查点和目视评判结果表明
!
基于该系统获取的实景三维
模型具有较好的纹理质量
!
相关数字测绘产品可达厘米级的定位精度
$
取得的成果对于无人机低空倾斜摄影系统
的实用化发展具有借鉴意义
$
关键词
!
无人机
(
飞行控制系统
(
智能手机
(
倾斜摄影测量
(
三维重建
中图法分类号
! D!@W"
文献标志码
! +"""
文章编号
! *66* )686C&!6!*'6! )6!4F )6F
收稿日期! !6!6 )68 )@*( 修订日期! !6!6 )*6 )!!
基金项目! 国家重 点 研 发 计 划 项 目 , 集 成 北 斗 ^Z.('($G^,':+>^倾 斜 摄 影 的 智 慧 城 市 三 维 场 景 重 建 关 键 技 术 研 究 - & 编 号"
!6*8IH;6**W766'资助$
第一作者! 毕卫华&*WF! )' !男!硕士!工程师!主要从事矿区遥感监测应用研究$ ;9.'(" 74F76!FFeQQE0G9$
通信作者! 杨化超&*W88 )'!男!博士!教授!主要从事数字摄影测量与计算机视觉理论和技术应用研究$ ;9.'(" 3R.03.G)N.%2e*7@E
0G9$
6"引言
近年来发展的无人机低空倾斜摄影测量技术
通过多镜头
#
多视角摄影模式来获取被摄目 标 的
高空间分辨率影像!同常规 的基于 单镜 头的 竖 直
摄影测量模式相比!该技术 在提高 了常 规数 字 测
绘产品质量的同时!还可以 获得高 精度 的纹 理 细
节较为丰富的实景 三维模 型!已被 广泛 应用于 不
动产测 绘# 国 土 资 源 监 测 及 智 慧 城 市 建 设 等 领
域
)* )!*
$
无人机低空倾斜摄影测量系统的组成部
分主要 是 无 人 机 飞 行 平 台 及 其 所 搭 载 的 任 务 载
荷$ 目前的无人机飞行平 台 多种 多 样! 但主 要 包
括 @ 种!即固定翼#多旋翼以及集成二者优点的复
合翼无人机
)@ )4*
$ 固定翼和复合翼无人机适合于
大面积的航摄任务
!
而多旋翼无人机适合于 小 面
积高精度的实际应用
$ 无人机低空倾斜摄影测量
系统多采用多目&
一般为
4
目或
5
目
'
倾斜相机作
为任务设备
!但现有的 多目倾 斜摄影 相机系 统 由
于本身体积和质量 较大
!
其用于搭载的 飞行平 台
多采用小型飞机或 动力三 角翼飞 行器
!
甚至 是 大
型运输机作为搭载平台
$
而目前广泛使用的适用
于低空无人机搭载的倾斜相机多基于质量相对较
轻的消费级数码相 机进行 改装集 成
!以适 合实际
的应用$ 促进无人机低空摄影测量系统的低成本
和小型化对于普通用户而言具有实际意义$ 为此
有研究者基于智能手机开展了相关研究应用
$ 随
着微机电系统& 9'0OG)$($0&OG)9$03.%'0.(JNJ&$9!
<;<#'
技术的发展
!
智能手机中已经植入了多种
<;<# 传感器!如互补金属氧化物半导体& 0G9P($M
9$%&.ON9$&.(GL'1$J$9'0G%1R0&GO!A<-#' 相机传感
器#加 速 度 传 感 器 & .00$($OG9$&$O' # 陀 螺 仪 & 2NOGM
J0GP$'以及我们所熟知的用于定位和导航等用途
的 全 球 导 航 定 位 系 统 & 2(G/.(PGJ'&'G%'%2JNJ&$9!
ZD#' 等
)5 )W*
$ 文献)*6* 将智能手机作为固定翼低
空无人机的任务载 荷来实 现摄影 测量 应用!
系统