如何提高無(wú)人機(jī)航測(cè)精度？看完文章你就明白了
瀏覽量：0發(fā)布時(shí)間：2024-04-26 09:47:58
無(wú)人機(jī)體積小、重量輕，在航拍時(shí)受氣流、風(fēng)力、風(fēng)向影響較大。無(wú)人機(jī)飛行不穩(wěn)定，飛行時(shí)航偏角、俯仰角、翻滾角等姿態(tài)角值較大。另外，由于無(wú)人機(jī)飛行航高較低，相對(duì)地面物體移動(dòng)速度較快，在曝光過(guò)程中成像面上的地物構(gòu)像隨之產(chǎn)生位移，構(gòu)像位移的出現(xiàn)使影像模糊、影響成像質(zhì)量。
相機(jī)物鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光線折射率不同，因此在焦平面上形成焦點(diǎn)，產(chǎn)生橫向色差和縱向色差，使相片上的影像模糊不清晰。相機(jī)物鏡是采用非球面研磨技術(shù)的透鏡組，由于加工、安裝及調(diào)試過(guò)程中產(chǎn)生一定殘差。畸變差使被攝物體與影像之間不能保持精確的相似性，造成影像幾何變形。
分辨率是指數(shù)碼相機(jī)CCD芯片對(duì)被攝物體的解析能力。像素?cái)?shù)量是衡量數(shù)碼相機(jī)分辨率的關(guān)鍵因素，在等量面積上，像素越多，單元像素越小，影像的清晰度才越高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)才越好，色彩還原才越逼真。否則，影像質(zhì)量越低劣。
每一卷傳統(tǒng)膠片對(duì)應(yīng)一個(gè)感光度值，而同一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)有多種不同的“相當(dāng)感光度”值，當(dāng)采用高感光度拍攝時(shí)，傳感器信號(hào)被放大，干擾電流也隨之放大，引起更多的噪音。產(chǎn)生數(shù)碼相機(jī)噪音的原因有本身元器件的性能、線路設(shè)計(jì)采用的降噪技術(shù)、拍攝時(shí)使用了較高感光度、曝光不足、長(zhǎng)時(shí)間曝光等因素，數(shù)碼噪音引起圖像上的雜點(diǎn)增多，使得圖像質(zhì)量降低。
小型數(shù)碼相機(jī)大多為矩形陣面的CCD，并非傳統(tǒng)的正方形。相片重疊度越大基線越短，基高比越小。小型數(shù)碼相機(jī)的基高比為0.15左右，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)攝影的0.50。在立體模型下，同名地物交會(huì)角較小，降低了立體觀測(cè)效果，直接影響高程量測(cè)精度。如果在保證具有三度重疊的前提下，盡量減少相片重疊度或使CCD陣面的長(zhǎng)邊與攝影航線相一致，可以大大增加基高比，提高高程量測(cè)精度。
外業(yè)像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的選取主要取決于影像紋理的豐富程度。影像紋理粗糙、弧形地物、線狀地物交角不好， 則直接影響外業(yè)點(diǎn)位選取精度。內(nèi)業(yè)處理對(duì)像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺也有較大的影響，降低了成圖精度。如果采取布設(shè)地面點(diǎn)后再拍攝方法，則能有效提高外業(yè)選點(diǎn)精度和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)精度，有助于提高成圖質(zhì)量。
對(duì)攝影成像來(lái)說(shuō)，比地物亮度更重要的是相片上相鄰地物影像之間的密度差。如果地物影像之間沒(méi)有密度差異，也就是沒(méi)有影像反差，也就無(wú)法從影像上辨別地物。決定影像反差的因素除了地物本身特征外，還取決于陽(yáng)光部分和陰影部分之間的差異。如果選擇天氣條件不好時(shí)拍攝，必然使影像質(zhì)量變差。
提高無(wú)人機(jī)航測(cè)精度的解決方案
像控點(diǎn)精度包括像控點(diǎn)的測(cè)量精度和像控點(diǎn)影像目標(biāo)精度。使用GPS測(cè)量像控點(diǎn)的精度較高，誤差小于5cm，能夠滿(mǎn)足大比例尺測(cè)圖的技術(shù)要求。像控點(diǎn)影像目標(biāo)精度取決于影像紋理的豐富度，如果影像紋理較差則內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)誤差至少達(dá)到2～3像素。由于無(wú)人機(jī)航線設(shè)計(jì)的影像重疊度較高，采用先布設(shè)像控點(diǎn)再航拍則內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)精度可提高至1.5像素以?xún)?nèi)，可將像控點(diǎn)精度提高至0.1 m，同時(shí)也能解決相片控制點(diǎn)布設(shè)不均勻問(wèn)題。
像控點(diǎn)布設(shè)的好壞對(duì)后期成圖起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，首先，每個(gè)架次的至少需要5個(gè)相控點(diǎn)。若遇到地形起伏變化較大，數(shù)目植被復(fù)雜地區(qū)需加密像控點(diǎn)，若不加密或者分布不均勻覆蓋飛行區(qū)域時(shí)，會(huì)導(dǎo)致翹曲、導(dǎo)致平差數(shù)據(jù)不能達(dá)到精度要求。關(guān)注測(cè)繪之家微信公眾號(hào)了解更多！
無(wú)人機(jī)搭載的非量測(cè)相機(jī)影像畸變較大且檢校結(jié)果不穩(wěn)定，可通過(guò)提高相機(jī)畸變參數(shù)的精度解決該問(wèn)題。一是建立三維控制場(chǎng)，及時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)航拍前后的相機(jī)畸變參數(shù)；二是固定相機(jī)鏡頭，減小相機(jī)畸變參數(shù)變化對(duì)加密成果的影響。
無(wú)人機(jī)航拍影像清晰度受飛行速度、快門(mén)速度、飛行顛簸程度等影響。將無(wú)人機(jī)飛行速度控制在每小時(shí)80km以?xún)?nèi)、相機(jī)快門(mén)速度1/120s，可降低影像噪音。
相機(jī)的曝光時(shí)間選取和天氣有著密切的關(guān)系，當(dāng)光線條件不好的時(shí)候，應(yīng)該盡量增加曝光時(shí)間，同時(shí)在選定的兩個(gè)曝光時(shí)間分別照相，通過(guò)相機(jī)的ISO 數(shù)值進(jìn)行比較， ISO 數(shù)值越小則相片質(zhì)量越好，所以選擇ISO 數(shù)值較小。
飛行高度主要影響的是飛行航片中的GSD(每個(gè)像素的實(shí)際大小)，飛行高度的變化必然會(huì)影響航片相幅的大小。飛機(jī)離地面越近，GSD 數(shù)值越小，則精度越高。從中也發(fā)現(xiàn)，地面起伏變化大的地區(qū)選取合適的飛行高度對(duì)提高精度也是相當(dāng)重要的。
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