基于三维数字孪生摄像技术的数据采集方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三维数字孪生摄像技术的数据采集方法及系统，包括如下步骤：步骤S1，构建协作建模无人机群，其中包括至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；步骤S2，设置无人机飞控及数据采集模块，且根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点；步骤S3，在采集目标物的外立面数据时，所述无人机飞控及数据采集模块控制实景采集用无人机从所述垂直起飞点沿目标物的外立面垂直飞行，并在飞行过程中采集实景外立面的图像数据，本发明专利技术通过在相同坐标条件下采集外立面的图像数据和三维建模数据，将实景采集用无人机和三维扫描用无人机摄像所得进行相互修复以提高采集高建筑外立面的精准度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于三维数字孪生摄像技术的数据采集方法及系统


[0001]本专利技术涉及数据采集
，具体为一种基于三维数字孪生摄像技术的数据采集方法及系统。

技术介绍

[0002]在对建筑物等物体实际建模的过程中，目标物通过虚拟模型进行表示，但是为了采集上述目标物的外立面数据尤其高建筑物的外立面数据容易存在大量偏差，造成生成的虚拟模型失真。
[0003]因此，如何精准采集高建筑物的外立面数据是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于三维数字孪生摄像技术的数据采集方法及系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种由三维数字孪生技术构建的数据勘测方法，包括如下步骤：步骤S1，构建协作建模无人机群，其中包括至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；步骤S2，设置无人机飞控及数据采集模块，且根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点；步骤S3，在采集目标物的外立面数据时，所述无人机飞控及数据采集模块控制实景采集用无人机从所述垂直起飞点沿目标物的外立面垂直飞行，并在飞行过程中采集实景外立面的图像数据。
[0006]本专利技术还提供了一种基于三维数字孪生摄像技术的数据采集系统，包括：协作建模无人机群，至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；无人机飞控及数据采集模块，根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点；在采集目标物的外立面数据时，所述无人机飞控及数据采集模块控制实景采集用无人机从所述垂直起飞点沿目标物的外立面垂直飞行，并在飞行过程中采集实景外立面的图像数据；以及所述无人机飞控及数据采集模块控制三维扫描用无人机从同一垂直起飞点出发，且与实景采集用无人机保持相同的外立面间距垂直飞行，在飞行过程中采集相同实景外立面的三维模型数据。
[0007]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术通过三维数字孪生摄像技术，即通过实景采集用无人机和三维扫描用无人机分别采集图像数据和三维建模数据，并且相同坐标条件下采集外立面的图像数据和三维建模数据，将实景采集用无人机和三维扫描用无人机摄像所得进行相互修复以提高采集高建筑外立面的精准度。
附图说明
[0008]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的无人机扫描拍摄过程示意图；图2是本专利技术的构建立体虚像示意图；图3是本专利技术的出现飞行异常情况示意图；图4是本专利技术的无人机飞行姿态异常位置所对应的垂直块区示意图；图5是本专利技术的修正完毕后的立体虚像示意图。
[0009]图中：1、外立面；2、图像数据；3、三维模型数据；4、无人机异常位置；5、垂直块区；6、异常位置对应的图像数据；7、异常位置对应的三维模型数据；8、立体虚像；A、无人机起点位置；a、无人机在异常位置时在平面坐标系的投影位置。
具体实施方式
[0010]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0011]在对建筑物等物体实际建模的过程中，目标物通过虚拟模型进行表示，但是为了采集上述目标物的外立面数据尤其高建筑物的外立面数据容易存在大量偏差，造成生成的虚拟模型失真。
[0012]因此，如何利用摄像测量技术精准采集高建筑物的外立面数据是本领域亟需解决的技术问题。
[0013]请参阅图1所示，本实施例提供技术方案：一种由三维数字孪生摄像技术的数据采集系统，包括，协作建模无人机群，至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；无人机飞控及数据采集模块，根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点。
[0014]结合图1和图2所示，在采集目标物的外立面1数据时，所述无人机飞控及数据采集模块控制实景采集用无人机从所述垂直起飞点沿目标物的外立面1垂直飞行，并在飞行过程中采集实景外立面1的图像数据2；以及所述无人机飞控及数据采集模块控制三维扫描用无人机从同一垂直起飞点出发，且与实景采集用无人机保持相同的外立面间距垂直飞行，在飞行过程中采集相同实景外立面的三维模型数据3。
[0015]在所述无人机飞控及数据采集模块内构建区域平面坐标系；无人机在起飞时标定
所述垂直起飞点在平面坐标系中位置A，以及通过测距获知目标物的外立面在平面坐标系中位置，作为该外立面在平面坐标系中立体虚像8的起点；将拍摄的图像数据2和三维模型数据3从起点向上延伸，形成立体虚像测图数据，并将平面坐标系转换为三维坐标系以构建与目标物对应的立体虚像8，生成如图2所示的标准模型。
[0016]结合图3和图4所示，实景采集用无人机和三维扫描用无人机在垂直飞行过程中根据相应的姿态传感器判定飞行姿态，记录飞行姿态异常位置对应的图像数据6和/或三维模型数据7，以在所述无人机飞控及数据采集模块将三维模型数据3嵌入图像数据2时进行数据修正，以形成立体虚像测图数据。
[0017]如图4所示，定义采集数据的垂直块区5，以对应在垂直飞行过程中所采集的带有高度数据的图像数据2和三维模型数据3；对于飞行姿态异常位置4所对应的垂直块区5，将正常飞行采集的图像数据2或三维模型数据3以垂直块区5为单位修正异常位置对应的三维模型数据6和/或图像数据7，以实现所述数据修正；以及将高度数据作为三维坐标系中垂直坐标对应的数据，以形成所述立体虚像测图数据。
[0018]在本实施方式中A为无人机的起点，在平面坐标系中定义其坐标为（x，y），通过测距可得到目标物的外立面在平面坐标系中的位置，随着实景采集用无人机和三维扫描用无人机沿目标物外立面垂直飞行，若当某一时刻实景采集用无人机因外力作用例如刮风，导致飞行姿态出现异常，则记录当前实景采集用无人机飞行姿态异常的高度，将三维扫描用无人机采集的该段落的数据与实景采集用无人机飞行姿态异常状态下采集的数据进行嵌入，从而对飞行异常段落所拍摄的目标物外立面进行修正。
[0019]结合图4与图5所示，在本实施例中，将正常飞行采集的三维模型数据3以垂直块区5为单位修正异常位置对应的图像数据6，即构建三维模型数据3中与图像数据2对应的线条部分，以三维模型数据中的线条为基准校准图像数据中的线条部分，使图像修正后与三维模型保持一致。
[0020]如图5所示，将正常飞行采集的图像数据2以垂直块区5为单位修正异常位置对应的三维模型数据7，即构建三维模型数据中与图像数据对应的线条部分，以图像数据中线条部分为基准校准三维模型数据中的线条部分，使三维模型修正后与图像保持一致。
[0021]在本实施例中，对于飞行姿态异常位置所对应的垂直块区，将正常飞行采集的图像数据或三维模型数据以垂直块区为单位修正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由三维数字孪生技术构建的数据勘测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，构建协作建模无人机群，其中包括至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；步骤S2，设置无人机飞控及数据采集模块，且根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点；步骤S3，在采集目标物的外立面数据时，所述无人机飞控及数据采集模块控制实景采集用无人机从所述垂直起飞点沿目标物的外立面垂直飞行，并在飞行过程中采集实景外立面的图像数据。2.根据权利要求1所述的数据勘测方法，其特征在于，还包括：步骤S4，所述无人机飞控及数据采集模块控制三维扫描用无人机从同一垂直起飞点出发，且与实景采集用无人机保持相同的外立面间距垂直飞行，在飞行过程中采集相同实景外立面的三维模型数据，以及将三维模型数据嵌入图像数据中形成立体虚像测图数据；其中形成立体虚像测图数据的方法包括：实景采集用无人机和三维扫描用无人机在垂直飞行过程中根据相应的姿态传感器判定飞行姿态，记录飞行姿态异常位置对应的图像数据和/或三维模型数据，以在所述无人机飞控及数据采集模块将三维模型数据嵌入图像数据时进行数据修正，以形成立体虚像测图数据。3.根据权利要求2所述的数据勘测方法，其特征在于，步骤S4中形成立体虚像测图数据的方法还包括：在所述无人机飞控及数据采集模块内构建区域平面坐标系；无人机在起飞时标定所述垂直起飞点在平面坐标系中位置，以及通过测距获知目标物的外立面在平面坐标系中位置，作为该外立面在平面坐标系中立体虚像的起点；将拍摄的图像数据和三维模型数据从起点向上延伸，形成立体虚像测图数据，并将平面坐标系转换为三维坐标系以构建与目标物对应的立体虚像。4.根据权利要求3所述的数据勘测方法，其特征在于，定义采集数据的垂直块区，以对应在垂直飞行过程中所采集的带有高度数据的图像数据和三维模型数据；对于飞行姿态异常位置所对应的垂直块区，将正常飞行采集的图像数据或三维模型数据以垂直块区为单位修正异常位置对应的三维模型数据和/或图像数据，以实现所述数据修正；以及将高度数据作为三维坐标系中垂直坐标对应的数据，以形成所述立体虚像测图数据。5.一种基于三维数字孪生摄像技术的数据采集系统，其特征在于，包括：协作建模无人机群，至少一架实景采集用无人机和至少一架三维扫描用无人机；无人机飞控及数据采集模块，根据无人机中GPS模块获得测量各目标物时无人机的垂直起飞点；在采集目标物的外立面数据时，所述无人机飞控及...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洋，
申请(专利权)人：常州奥视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：