一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本申請(qǐng)涉及路橋巡檢技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，尤其是超限(超重、超高、超寬、超長(zhǎng))車輛的激增，使得道路破損、橋梁開裂，嚴(yán)重威脅到道路橋梁安全，隨之而來的橋梁坍塌事故近年來時(shí)有發(fā)生，造成人民財(cái)產(chǎn)和生命的嚴(yán)重?fù)p失。
[0003]目前各路橋養(yǎng)護(hù)公司還是使用常規(guī)手段對(duì)路橋進(jìn)行巡檢，多數(shù)情況下仍然以使用橋檢車配合人力檢查的方法進(jìn)行，而這種方法普遍存在檢測(cè)周期長(zhǎng)、效率低下，影響交通通行等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法及裝置，用于解決現(xiàn)有路橋檢修方式檢測(cè)周期長(zhǎng)、效率低下并影響交通通行的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0006]—種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法，包括:
[0007]獲取無(wú)人機(jī)上影像采集系統(tǒng)所采集的路橋的序列影像數(shù)據(jù)，所述序列影像數(shù)據(jù)攜帶有拍攝時(shí)刻無(wú)人機(jī)的位置信息GPS和飛行姿態(tài)信息POS;
[0008]針對(duì)采集的序列影像數(shù)據(jù)中的每一幅影像，提取影像的特征點(diǎn)集合；
[0009]針對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，得到立體像對(duì)；
[0010]對(duì)所述立體像對(duì)利用運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)算法SFM恢復(fù)序列影像的相對(duì)位置，并利用匹配成功的特征點(diǎn)的視覺信息計(jì)算特征點(diǎn)深度信息，對(duì)立體像對(duì)進(jìn)行深度恢復(fù)；
[0011]將深度恢復(fù)后的立體像對(duì)中每個(gè)像素點(diǎn)反投影到三維空間，得到稠密的三維點(diǎn)云；
[0012]對(duì)所述三維點(diǎn)云利用泊松重構(gòu)的方法生成路橋表面網(wǎng)格模型；
[0013]對(duì)所述路橋表面網(wǎng)格模型進(jìn)行顏色渲染。
[0014]優(yōu)選地，在所述針對(duì)采集的序列影像數(shù)據(jù)中的每一幅影像，提取影像的特征點(diǎn)集合之前，該方法還包括:
[0015]對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中各幅影像進(jìn)行預(yù)處理，得到標(biāo)定的影像；
[0016]則所述提取影像的特征點(diǎn)集合具體為:
[0017]提取標(biāo)定的影像的特征點(diǎn)集合。
[0018]優(yōu)選地，所述提取標(biāo)定的影像的特征點(diǎn)集合，包括:
[0019]利用尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT算法，提取標(biāo)定的影像的特征點(diǎn)集合。
[0020]優(yōu)選地，所述針對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，包括:
[0021]利用KD樹匹配算法，對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配。
[0022]優(yōu)選地，在所述針對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配之后，該方法還包括:
[0023]利用隨機(jī)抽樣一致性算法RANSAC，對(duì)匹配成功的特征點(diǎn)進(jìn)行誤匹配過濾。
[0024]優(yōu)選地，還包括:
[0025]對(duì)標(biāo)定的影像進(jìn)行多尺度分割，得到路橋結(jié)構(gòu)特征；
[0026]利用所述路橋結(jié)構(gòu)特征對(duì)所述路橋表面網(wǎng)格模型進(jìn)行調(diào)整。
[0027]優(yōu)選地，所述對(duì)所述路橋表面網(wǎng)格模型進(jìn)行顏色渲染，包括:
[0028]對(duì)所述三維點(diǎn)云反向投影到標(biāo)定的影像上，得到對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的顏色，以該顏色渲染所述路橋表面網(wǎng)格模型上對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)。
[0029]一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建裝置，包括:
[0030]影像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取無(wú)人機(jī)上影像采集系統(tǒng)所采集的路橋的序列影像數(shù)據(jù)，所述序列影像數(shù)據(jù)攜帶有拍攝時(shí)刻無(wú)人機(jī)的位置信息GPS和飛行姿態(tài)信息P0S;
[0031]特征點(diǎn)集合提取單元，用于針對(duì)采集的序列影像數(shù)據(jù)中的每一幅影像，提取影像的特征點(diǎn)集合；
[0032]特征點(diǎn)匹配單元，用于針對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，得到立體像對(duì)；
[0033]立體像對(duì)恢復(fù)單元，用于對(duì)所述立體像對(duì)利用運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)算法SFM恢復(fù)序列影像的相對(duì)位置，并利用匹配成功的特征點(diǎn)的視覺信息計(jì)算特征點(diǎn)深度信息，對(duì)立體像對(duì)進(jìn)行深度恢復(fù)；
[0034]三維點(diǎn)云確定單元，用于將深度恢復(fù)后的立體像對(duì)中每個(gè)像素點(diǎn)反投影到三維空間，得到稠密的三維點(diǎn)云；
[0035]模型建立單元，用于對(duì)所述三維點(diǎn)云利用泊松重構(gòu)的方法生成路橋表面網(wǎng)格模型；
[0036]模型渲染單元，用于對(duì)所述路橋表面網(wǎng)格模型進(jìn)行顏色渲染。
[0037]優(yōu)選地，還包括:
[0038]影像預(yù)處理單元，用于對(duì)所述影像數(shù)據(jù)獲取單元獲取的各幅影像進(jìn)行預(yù)處理，得到標(biāo)定的影像；
[0039]所述特征點(diǎn)集合提取單元具體用于提取標(biāo)定的影像的特征點(diǎn)集合。
[0040]優(yōu)選地，所述影像預(yù)處理單元包括:
[0041]第一影像預(yù)處理子單元，用于利用尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT算法，提取標(biāo)定的影像的特征點(diǎn)集合。
[0042]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法，利用無(wú)人機(jī)搭載影像采集系統(tǒng)，通過控制無(wú)人機(jī)飛行來采集路橋的序列影像數(shù)據(jù)，并通過后續(xù)影像數(shù)據(jù)處理過程得到路橋表面網(wǎng)格模型，為路橋病害的治理提供依據(jù)。其中，對(duì)影像數(shù)據(jù)處理的過程包括:針對(duì)采集的序列影像數(shù)據(jù)中的每一幅影像，提取影像的特征點(diǎn)集合，針對(duì)序列影像數(shù)據(jù)中相鄰兩幅影像的特征點(diǎn)集合進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，得到立體像對(duì)，對(duì)所述立體像對(duì)利用運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)算法SFM恢復(fù)序列影像的相對(duì)位置，并利用匹配成功的特征點(diǎn)的視覺信息計(jì)算特征點(diǎn)深度信息，對(duì)立體像對(duì)進(jìn)行深度恢復(fù)，將深度恢復(fù)后的立體像對(duì)中每個(gè)像素點(diǎn)反投影到三維空間，得到稠密的三維點(diǎn)云，對(duì)所述三維點(diǎn)云利用泊松重構(gòu)的方法生成路橋表面網(wǎng)格模型，對(duì)所述路橋表面網(wǎng)格模型進(jìn)行顏色渲染。本申請(qǐng)基于無(wú)人機(jī)采集路橋的影像數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)路橋表面網(wǎng)格模型的構(gòu)建，對(duì)路橋巡檢周期大大縮短，并且不會(huì)影響交通通行。
【附圖說明】
[0043]為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0044]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法流程圖；
[0045]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的另一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法流程圖；
[0046]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的又一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法流程圖；
[0047]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的另一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0050]參見圖1，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于無(wú)人機(jī)的路橋三維重建方法流程圖。
[0051]如圖1所示，該方法包括:
[0052]步驟S100、獲取無(wú)人機(jī)上影像采集系統(tǒng)所采集的路橋的序列影像數(shù)據(jù)；
[0053]所述序列影像數(shù)據(jù)攜帶有拍攝時(shí)刻無(wú)人機(jī)的位置信息GPS和飛行姿態(tài)信息P0S。無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載了影像采集系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)GPS和POS慣導(dǎo)系統(tǒng)，通過控制無(wú)人機(jī)飛行獲取路橋的序列影像數(shù)據(jù)。
[0054]步驟S110、針對(duì)采集的序列影像數(shù)據(jù)中的每一幅影像，提