【摘要】：森林資源監(jiān)測,造林、營林都是林業(yè)工作的重要內(nèi)容,林木采伐地塊、造林地塊以及林地征占用地塊進(jìn)行檢查與核查,是森林資源保護(hù)的重要措施,而這些特定地塊面積的快速獲取是檢查與核查的重要環(huán)節(jié)。本文針對常規(guī)測量方法速度慢、效率低,傳統(tǒng)無人機(jī)航測設(shè)備要求高、數(shù)據(jù)量大、費(fèi)時(shí)等問題,為快速便捷地獲取特定地塊的實(shí)際面積,解決特定林地面積快速獲取難題,實(shí)現(xiàn)對特定地塊的高效檢查與核查,提出一種基于無人機(jī)單視場全景圖像的地塊面積量測方法。1、提出相機(jī)標(biāo)定改進(jìn)方法,實(shí)現(xiàn)相機(jī)標(biāo)定與圖像畸變校正。基于張正友相機(jī)標(biāo)定法進(jìn)行了改進(jìn),通過獲取相機(jī)參數(shù)得到焦距與像元尺寸,并將其作為已知參數(shù),建立線性的成像模型,計(jì)算相機(jī)的內(nèi)、外參矩陣;引入二階的徑向畸變與切向畸變,建立非線性的成像模型,迭代優(yōu)化參數(shù),求得最優(yōu)解。2、研究了基于全景圖像提取特定區(qū)域并統(tǒng)計(jì)其像素?cái)?shù)量的方法。對校正后的無人機(jī)全景圖像進(jìn)行區(qū)域提取,運(yùn)用Canny邊緣檢測算子與形態(tài)學(xué)圖像處理相結(jié)合的方法,剔除干擾區(qū)域得到清晰完整的區(qū)域形狀二值圖,統(tǒng)計(jì)得到區(qū)域內(nèi)像素?cái)?shù)量�；谙鄼C(jī)內(nèi)外參數(shù)研究了圖像地面分辨率與像元尺寸存在的比例關(guān)系,從而根據(jù)已知的航高、像元尺寸與焦距計(jì)算出圖像的分辨率,實(shí)現(xiàn)照片在地圖上的定位。3、利用無人機(jī)拍攝的單張全景圖像對地塊面積進(jìn)行了計(jì)算,通過分析面積測量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)了面積計(jì)算誤差與航高間的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的方法計(jì)算精度隨著無人機(jī)飛行高度的增加,存在先逐漸提升,到達(dá)一個(gè)峰值后逐漸下降的關(guān)系,且在有效飛行高度內(nèi)的相對誤差都在10%以下,對要求操作簡便快速、精度不是很高的山地作業(yè)有實(shí)際意義。
【圖文】：

機(jī)鏡頭的畸變參數(shù)，從而對無人機(jī)拍攝的全景照片進(jìn)行畸變校正。通過 Canny 算子與形態(tài)學(xué)圖像處理方法相結(jié)合的圖像區(qū)域提取辦法得到無人機(jī)地塊區(qū)域的二值圖像，統(tǒng)計(jì)地塊區(qū)域所包含的像素?cái)?shù)量。由無人機(jī)航高與傳感器像元、圖像地面分辨率之間的比例關(guān)系計(jì)算得到全景圖像的圖像地面分辨率，結(jié)合二值區(qū)域圖像素?cái)?shù)量與圖像地面分辨率計(jì)算地塊實(shí)際面積。將無人機(jī)拍照瞬間的經(jīng)緯度定位到圖像中心點(diǎn)，通過經(jīng)緯度與投影坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換得到一個(gè)像素長度對應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)值變化，以圖像中心點(diǎn)為起始點(diǎn)向外擴(kuò)散，計(jì)算得到全景圖像四個(gè)頂點(diǎn)的經(jīng)緯度，實(shí)現(xiàn)定位。本文技術(shù)路線如圖 1.1 所示。

圖 2.1 坐標(biāo)系空間關(guān)系示意圖Fig 2.1 Schematic diagram of coordinate system space relationship中，世界坐標(biāo)系以wO 為原點(diǎn)，由wwwX , Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸組成，度量單位為標(biāo)系以cO 為原點(diǎn)，由cccX , Y,Z三個(gè)軸組成，度量單位為米（m）；像平為原點(diǎn)，由 x, y兩個(gè)軸組成，度量單位為米（m）；像素坐標(biāo)系和像平個(gè)平面上，原點(diǎn)在圖片的左上角，由 u, v兩個(gè)軸組成，其度量單位l）；O點(diǎn)表示相機(jī)的中心點(diǎn)，也是相機(jī)坐標(biāo)系的中心點(diǎn)；世界坐標(biāo)系與在一定的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系；cZ 軸表示相機(jī)的主軸； S 點(diǎn)為三維世界上S′點(diǎn)為該點(diǎn)在像平面上的投影；S′點(diǎn)所在的平面表示相機(jī)的像平面，，標(biāo)系所在的二維平面；O點(diǎn)表示主點(diǎn)，即主軸與像平面相交的點(diǎn)，也是點(diǎn)；cO 點(diǎn)到 O 點(diǎn)的距離為相機(jī)的焦距；像平面上的 x 和 y 坐標(biāo)軸是與相 X 和Y 坐標(biāo)軸互相平行的。界坐標(biāo)系中的點(diǎn)（ X , Y,Z）與相機(jī)坐標(biāo)坐標(biāo)系中的點(diǎn)（ ）cccX , Y,Z進(jìn)行空間表示為：
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S779;S757

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本文編號：2711034