利用无人机技术获取三维数据方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

无人机飞行器它自20世纪初诞生以来，至今已有80多年历史。当前，在测绘行业中，及时获取时效性强的地表信息数据并加以绘制各类地图成为工作重点之一，因而测绘手段的选择尤为重要。毫无疑问，航空摄影测量是当前快速获取地理信息的重要技术手段。但由于传统航空摄影技术对机场和天气条件的依赖性较大，成本高，航摄周期长，限制了数字摄影测量技术在大比例尺地形测绘中的应用。比如卫星遥感平台的使用，受轨道的限制，每天过顶的时间固定，时效性差．数据获取周期性长，无法实现应急观测。载人飞机虽然不受时间及运行轨道的约束，但在恶劣的天气条件下，出于安全考虑，往往无法升空作业。微波遥感等手段虽然不受云层和天气的影响。但由于探测原理的差异。并不能替代可见光和红外遥感在实际应用中的地位。此外。无人机航空摄影与传统航空摄影有较大区别，首先飞行高度低，影像分辨率高；其次机动性高，成本也较低，有利于在各应用领域更广泛的发展，可随时随地执行航摄任务。而地面人工测绘手段对人力、物力的投入较大，成果获取慢，并且容易经常受到地形影响而不便工作。

无人机飞行器，特别是小型化无人机以其安全、高校、灵活等特点，逐步在军用和民用等方面得到广泛的运用，随着信息化时代的不断发展，三维物体或场景模型的需求越来越多，三维重建技术已经成功应用与考古学、建筑学、精密工业测量等领域。Smart3D是法国的Acute3D公司研发的一个产品，他是基于图形运算单元GPU的快速建模产品，他可以在图片质量符合要求下无需人工干预进行快速，简单，全自动的建模，并且它还支持输出多种数据成果和兼容多种数据源，它不仅可以用于实景三维模型的建设，还可以用于文物保护，微小零件，模具等的三维模型建设，此次课题讲述如何用它处理无人机获取的正射影像和倾斜影像并获取实景三维场景。传统的虚拟三维建模有着建设耗时长，工作量大，人工损耗大，制作过程繁琐，场景不真实的缺点。而通过无人机技术及SMart3D进行实景三维建模具有工期短，人工干预少，建模过程自动化，三维场景真实性与实时性的特点。目前无人机技术与三维建模技术的日愈火热，及其能从不同角度进行数据的采集，快速，高效获取丰富的数据信息，真实的反应地面的客观情况，如何快速从无人机获取的数据中提取有效的三维信息是我们本次课题的目的。此次研究可以极大的提升了三维建模的效率，同时也降低建模的生产成本，并且实景三维将会应用到更多的领域中解决更多的实际生产问题。

2. 研究内容和预期目标

本课题将无人机航拍影像和三维重建技术相结合，围绕室外场景三维重建展开研究，主要包括，三维重建的关键帧筛选算法研究，减少大量的冗余信息，提炼出有效的航拍关键帧序列，提高三维重建中匹配步骤的执行效率和匹配精度；基于几何约束的特征提取算法研究，增强特征提取的效率，提升建筑物边缘的重建效果。

本课题的预期目标为从无人机获取的正射影像及倾斜影像中快速，高效及高质量实现三维建模的方法。

3. 研究的方法与步骤

主要采用数据模拟分析法，实证分析法，分析归纳法等。

主要研究步骤：

1.翻阅文献，熟悉无人机的操作及smart 3d的使用；

4. 参考文献

[1]大重叠度无人机遥感影像的三维建模方法研究.崔红霞，林宗坚，孙杰.测绘科学[j] 2015.4

[2]无人机任务规划软件设计与实现.李小磊.电子科技大学.硕士论文. 2014.4

[3]无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用.王琳，吴正鹏等.测绘与空间地理信息[j]. 2015.12

5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.01.20——2022.03.25）：2022.01.20——2022.03.18为准备工作阶段，包括查阅资料、阅读部分参考文献及实验数据准备等；

2022.03.22——2022.03.28为开题阶段，主要工作是撰写开题报告等。二、研究工作开展阶段（2022.03.28——2022.05.25）：2022.3.28——2022.5.10为研究攻坚阶段，主要是研究论文撰写阶段；2022.5.10——2022.5.25为论文修改阶段，对前期工作进行修改和完善。三、研究论文提交阶段（2022.5.25——2022.06.08）：毕业论文排版、打印、装订以及提交。