一种基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统的制作方法

1.本发明无人机倾斜摄影与三维建模技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统。


背景技术：

2.随着科技不断进步与发展，传统的摄影技术、人工测量结合建模软件建立的三维模型，在成本上投资高，在时间上周期长，早已经不够精确化和便捷化了，现有的摄影技术采用倾斜摄影，通过在无人机上搭载若干个传感器，从垂直角度、倾斜四个面的角度采集建筑物体和自然环境的影像，获取建筑物的高分辨率的纹理图像、高精度的位置、以及建筑物周边环境的真实情况，结合建模技术，生成立体真实的三维模型，在我国领土地域、城市建筑及智慧城市管理等行业广泛应用。
3.目前基于倾斜摄影的三维建模是在无人机上利用传感器采集拍摄建筑物的影像，通过无线通信网络技术，把采集到的建筑物影像信息传输到计算机端，再根据计算机使用的三维建模软件，对采集的影像数据进行数据提取、数据融合处理、位置分析、三维建模，搭建建筑物的三维模型，现有的基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统具体包括数据影像处理模块，用于接收传感器传输的建筑物影像数据进行三维建模处理，采用人工智能技术，提高三维建模的效果，降低成本，适用于智慧城市建设。
4.现有的基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统存在无人机倾斜摄影是采用可见光测量，对细小密集物体的建模能力薄弱，数据处理时会自动筛除掉不精确数据，三维建模的精准度不够高的问题，还存在原始影像数据缺少预处理而导致最后运算结果数据的偏差和不精确问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统，通过在人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块增加数据预处理功能，pc端数据处理模块增加了影像数据精细化处理功能，建模软件构建三维模型模块增加了数据导入和调整数据功能，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统，包括无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块、无线通信网络模块、pc端数据处理模块，以及建模软件构建三维模型模块，所述无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块是指利用无人机设备在自然强光下采集建筑物影像的模块，用于垂直和四面倾斜拍摄建筑物影像，对采集影像进行去噪、筛选及增强处理，生成影像数据，并且把生成数据传输到pc端数据处理模块中；所述无线通信网络模块是把无人机倾斜摄影采集的建筑物影像数据以无线网传输的形式传输到pc端进行数据处理，用于支持其它模块之间的信息数据传输；所述pc端数据处理模块是接收无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块传输的影像数据，然后对采集影像数据进行数据融合、正射校正、图像拼接、几何纠正及数据算法处理；所述建
模软件构建三维模型模块是把pc端数据处理模块处理后的影像数据录入建模软件内容的数据库，进行色彩调节及图像配比绘制出三维模型，再从计算机上的显示屏展示出来。
7.在一个优选地实施方式中，所述无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块包括传感器单元、摄像头单元、微控制器mcu处理数据单元，以及影像数据发送单元，所述传感器单元是指在无人机上安装有多功能传感器，感应无人机的速度、飞行角度、拍摄建筑的距离及自然光强弱，通过检测无人机运行状态连接无线网络至地面接收端，用于精准控制无人机采集建筑物影像的数据，含有建筑物若干个视角信息、建筑物纹理信息及建筑物所处环境信息；所述摄像头单元是指在无人机上安装有若干个高清摄像头，通过垂直和倾斜获取建筑物全面信息，用于把光信号转换成电信号，通过拍摄建筑物采集影像数据，摄像头单元与传感器单元结合使用，并把采集数据传输到微控制器mcu处理数据单元进行处理。
8.在一个优选地实施方式中，所述微控制器mcu处理数据单元接收摄像头单元与传感器单元传输的数据，把采集到的模拟信号和视频信号经过mcu处理转换成数字信号，把转换成的数字信号进行储存，以及把数字信号传输到影像数据发送单元；所述影像数据发送单元是指接收微控制器mcu处理数据单元处理后形成的数字信号，通过无线数据传输通道对应的编码地址进行数据输送，通过无线网络输送至pc端数据处理模块。
9.在一个优选地实施方式中，所述无线通信网络模块包括无线数据传输单元，所述无线数据传输单元是把影像数据发送单元的数据信号通过无线通信网络进行传送到pc端数据处理模块，无线数据传输单元是一种基于无线技术进行数据传输的单元，采用网络传输方式，把采集的影像数据的数字信号压缩后，以网络信号形式传输到pc端进行解码获取数据。
10.在一个优选地实施方式中，所述pc端数据处理模块包括影像数据收发单元、影像数据预处理单元、影像数据精确处理单元，以及影像数据储存单元，所述影像数据收发单元是在计算机上安装有接收无人机采集影像数据的影像数据发送单元对应的数据传送接口，用于匹配无人机上的影像数据发送单元，进行对应数据输入输出，避免接收干扰信号，保证接收信号的精准性；所述影像数据预处理单元是在计算机上，接收影像数据收发单元的数据进行解码获取原影像数据，对数据进行分类处理，获取空间地理位置信息、建筑物实体的三维信息、以及建筑物纹理信息。
11.在一个优选地实施方式中，所述影像数据精确处理单元是把影像数据预处理单元解码分类的数据进行再处理过程，通过对分类数据进行同步并行处理融合，先将栅格图像数据像素点合成静态影像数字模型数据，利用pc端的处理器采用有理函数模型对影像数据控制点进行正射校正运算处理，得出影像中具体点的真实坐标，然后把无人机拍摄采集到建筑物在不同视角下含有重叠部分的图片进行拼接融合，绘制出建筑物的完整轮廓，在图像拼接环节，pc端处理器采用重合图像中点对点与梯度下降相结合的算法进行图像拼接，利用神经网络技术进行匹配运算，建立图像变换数字的模型，完成数字坐标的转换，最后利用数学模型改正和消除影像数据中的畸变数据进行几何纠正，把无人机的传感器及摄像头自身造成的内部畸变数据和采集时的外部光线因素造成的外部畸变数据进行调整校正，利用计算机采用系统智能化校正，提高建筑物影像数据的精确性；所述影像数据储存单元是利用pc端的存储器把所述影像数据精确处理单元处理后的数据记忆保存，用作建模软件建立三维模型的目标数据。
12.在一个优选地实施方式中，所述建模软件构建三维模型模块包括三维模型数据库录入单元、调整建模数据单元、三维建模单元，以及pc显示三维模型单元，所述三维模型数据库录入单元是把影像数据精确处理单元处理后的数据记录在建模软件可读取的建模软件构建三维模型模块中，通过在计算机上使用三维建模软件，打开三维模型数据库录入单元中获取无人机拍摄建筑物影像数据转换的数字信号；所述调整建模数据单元是在三维模型数据库录入单元的数据已经导入计算机中的建模软件内形成数据文件后，把图像配比的矢量化数据运算进行调整，贴合建筑物的真实配比，以及把数字灯光的设置及补充资料进行调整导入计算机内进行三维建模处理。
13.在一个优选地实施方式中，所述三维建模单元是利用建模软件读取三维模型数据库录入单元和调整建模数据单元的数据资料，智能化创建相应比例的实体模型，再对实体模型进行渲染处理；所述pc显示三维模型单元是指计算机上的建模软件把影像数据采集的建筑物转换成立体三维模型，从计算机的显示屏上反射到瞳孔中，进行信息交互的过程。
14.本发明的技术效果和优点：
15.本发明具体采用人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块增加数据预处理功能，pc端数据处理模块增加了影像数据精细化处理功能，建模软件构建三维模型模块增加了数据导入和调整数据功能，达到了采集影像数据信息处理控制无干扰信号传输，以及计算机处理影像数据同步并行运算更精确的效果，减少了原始影像数据运算结果出现偏差的问题，提高了三维建模图像的精确性。
附图说明
16.图1为本发明的基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统框图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1
19.本实施例提供了如图1所示一种基于倾斜摄影的三维建模数据处理系统，包括无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块、无线通信网络模块、pc端数据处理模块，以及建模软件构建三维模型模块，所述无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块是指利用无人机设备在自然强光下采集建筑物影像的模块，用于垂直和四面倾斜拍摄建筑物影像，对采集影像进行去噪、筛选及增强处理，生成影像数据，并且把生成数据传输到pc端数据处理模块中；所述无线通信网络模块是把无人机倾斜摄影采集的建筑物影像数据以无线网传输的形式传输到pc端进行数据处理，用于支持其它模块之间的信息数据传输；所述pc端数据处理模块是接收无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块传输的影像数据，然后对采集影像数据进行数据融合、正射校正、图像拼接、几何纠正及数据算法处理；所述建模软件构建三维模型模块是把pc端数据处理模块处理后的影像数据录入建模软件内容的数据库，进行色彩调节及图像配比绘制出三维模型，再从计算机上的显示屏展示出来。
20.本实施与现有技术的区别在于无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块、pc端数据处理模块，以及建模软件构建三维模型模块,具体为人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块增加数据预处理功能，pc端数据处理模块增加了影像数据精细化处理功能，建模软件构建三维模型模块增加了数据导入和调整数据功能，pc端数据处理模块和建模软件构建三维模型模块构成了影像数据分析建立三维模型作用，整个过程是现有技术不具备的，本实施例对具体的算法或程序过程不做限定。
21.如图1本实施例中，具体说明的是所述无人机倾斜摄影采集建筑物影像数据模块包括传感器单元、摄像头单元、微控制器mcu处理数据单元，以及影像数据发送单元，所述传感器单元是指在无人机上安装有多功能传感器，感应无人机的速度、飞行角度、拍摄建筑的距离及自然光强弱，通过检测无人机运行状态连接无线网络至地面接收端，用于精准控制无人机采集建筑物影像的数据，含有建筑物若干个视角信息、建筑物纹理信息及建筑物所处环境信息；所述摄像头单元是指在无人机上安装有若干个高清摄像头，通过垂直和倾斜获取建筑物全面信息，用于把光信号转换成电信号，通过拍摄建筑物采集影像数据，摄像头单元与传感器单元结合使用，并把采集数据传输到微控制器mcu处理数据单元进行处理。
22.如图1本实施例中，具体说明的是所述微控制器mcu处理数据单元接收摄像头单元与传感器单元传输的数据，把采集到的模拟信号和视频信号经过mcu处理转换成数字信号，把转换成的数字信号进行储存，以及把数字信号传输到影像数据发送单元；所述影像数据发送单元是指接收微控制器mcu处理数据单元处理后形成的数字信号，通过无线数据传输通道对应的编码地址进行数据输送，通过无线网络输送至pc端数据处理模块；
23.所述微控制器mcu处理数据单元对于接收的传感器单元传输的信号，进行降噪处理，消除周期性噪音干扰信号，对于接收的摄像头单元传输的信号，进行图像边缘化处理。
24.如图1本实施例中，具体说明的是所述无线通信网络模块包括无线数据传输单元，所述无线数据传输单元是把影像数据发送单元的数据信号通过无线通信网络进行传送到pc端数据处理模块，无线数据传输单元是一种基于无线技术进行数据传输的单元，采用网络传输方式，把采集的影像数据的数字信号压缩后，以网络信号形式传输到pc端进行解码获取数据。
25.如图1本实施例中，具体说明的是所述pc端数据处理模块包括影像数据收发单元、影像数据预处理单元、影像数据精确处理单元，以及影像数据储存单元，所述影像数据收发单元是在计算机上安装有接收无人机采集影像数据的影像数据发送单元对应的数据传送接口，用于匹配无人机上的影像数据发送单元，进行对应数据输入输出，避免接收干扰信号，保证接收信号的精准性；所述影像数据预处理单元是在计算机上，接收影像数据收发单元的数据进行解码获取原影像数据，对数据进行分类处理，获取空间地理位置信息、建筑物实体的三维信息、以及建筑物纹理信息。
26.如图1本实施例中，具体说明的是所述影像数据精确处理单元是把影像数据预处理单元解码分类的数据进行再处理过程，通过对分类数据进行同步并行处理融合，先将栅格图像数据像素点合成静态影像数字模型数据，利用pc端的处理器采用有理函数模型对影像数据控制点进行正射校正运算处理，得出影像中具体点的真实坐标，然后把无人机拍摄采集到建筑物在不同视角下含有重叠部分的图片进行拼接融合，绘制出建筑物的完整轮廓，在图像拼接环节，pc端处理器采用重合图像中点对点与梯度下降相结合的算法进行图
像拼接，利用神经网络技术进行匹配运算，建立图像变换数字的模型，完成数字坐标的转换，最后利用数学模型改正和消除影像数据中的畸变数据进行几何纠正，把无人机的传感器及摄像头自身造成的内部畸变数据和采集时的外部光线因素造成的外部畸变数据进行调整校正，利用计算机采用系统智能化校正，提高建筑物影像数据的精确性；所述影像数据储存单元是利用pc端的存储器把所述影像数据精确处理单元处理后的数据记忆保存，用作建模软件建立三维模型的目标数据。
27.如图1本实施例中，具体说明的是所述建模软件构建三维模型模块包括三维模型数据库录入单元、调整建模数据单元、三维建模单元，以及pc显示三维模型单元，所述三维模型数据库录入单元是把影像数据精确处理单元处理后的数据记录在建模软件可读取的建模软件构建三维模型模块中，通过在计算机上使用三维建模软件，打开三维模型数据库录入单元中获取无人机拍摄建筑物影像数据转换的数字信号；所述调整建模数据单元是在三维模型数据库录入单元的数据已经导入计算机中的建模软件内形成数据文件后，把图像配比的矢量化数据运算进行调整，贴合建筑物的真实配比，以及把数字灯光的设置及补充资料进行调整导入计算机内进行三维建模处理。
28.如图1本实施例中，具体说明的是所述三维建模单元是利用建模软件读取三维模型数据库录入单元和调整建模数据单元的数据资料，智能化创建相应比例的实体模型，再对实体模型进行渲染处理；所述pc显示三维模型单元是指计算机上的建模软件把影像数据采集的建筑物转换成立体三维模型，从计算机的显示屏上反射到瞳孔中，进行信息交互的过程；
29.所述三维建模单元在模型建立后，利用倾斜摄影测量的数据对模型比例构建的精度进行评估验证，通过计算机处理器采用数学公式带入测量验证数据点验证模型精度的准确性及可靠性，具体数学公式可采用
30.其中mx、my、mz，分别为x、y、z方向的误差；δ为检测较差；n为检验点总数。
31.此外需要补充的是，本实施例中传感器具体为智能传感器gb/t15865，本实施例中摄像头具体为高清摄像头hd1080p，本实施例中pc端的存储器为ram，本实施例中pc端的处理器为cpu和gpu，本实施例中采用的建模软件为3dsmax、skyline、sketchup中的一种。
32.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。