面向远程监控的无人机视频地理信息增强方法

无人机技术近年来得到了非常迅速的发展,在诸多领域有着广泛的应用,如：航空摄影测量、地质或洪水灾害监测、野生动物保护、资源勘测、考古与户外救援以及军事侦察等等。在这些应用中,最常见的是利用无人机作为远程终端,实时获取视频影像,供地面工作站的人员进行分析或监控飞行区域的兴趣点信息。但由于缺乏足够的地理信息,同时受摄像头视野的限制,地面工作人员实时只能看到一小块区域,因而很难辨认当前视野内的目标及其相关地理信息。另一方面,视野中目标的位置、几何尺寸以及相关属性信息对于远程监控应用而言,通常非常重要,例如在灾害应急过程中,对受灾人员的精确定位非常重要。在本项研究中,我们提出解决两方面的问题：其一,在视频流上增强地理信息,从而提升远程监控的能力;其二,通过增强地理信息,结合无人机平台的传感器信息,实现基于视频影像的实时交互功能,为实时监控提供精确定位与空间分析功能。     

无人机地理信息视频系统的设计与实现

针对应急测绘中无人机视频数据缺少地理信息而无法实现视频空间定位及分析等问题,该文提出了以旋翼无人机为平台搭载高清成像设备和定位测姿模块实时获取带有地理信息的视频影像的技术方案。在无人机视频信号处理和地理信息获取的基础上,利用VS2010软件编程平台开发了一套无人机地理信息视频系统,系统结合二维地理信息平台,实现了无人机航迹坐标的实时展示、关键帧与地理信息平台实时匹配、距离和面积量测等功能。飞行测试结果表明,无人机地理信息视频系统具有实际应用价值。     

基于无人机视频的运动目标快速跟踪

无人机视频序列影像是尢人机在高速运动的条件下获取地面目标的动态信息,相机的运动给目标检测、跟踪带来了一定的困难。针对无人机视频序列影像背景位移的特点,将运动目标检测与跟踪技术分为运动估计、目标检测、目标跟踪3个部分。由于无人机视频序列影像中目标较小、分辨率较低,因此采用基于区域的目标跟踪算法。该方法计算量小,计算速度快...     

一种基于手持移动终端的ARGIS原型系统

手持移动终端具有越来越强的计算与信息处理能力,本项研究拟将简化的3维地理信息与增强现实技术加以结合,在移动终端上构建一套增强地理信息系统（ARGIS）,该系统可以利用3DGIS实时提供的数据,以及传感器数据,在用户利用手持移动终端获取环境视频或影像时,自动将一些不可见的地理信息增强到视频或影像之上,从而为用户在户外活动提供3维导航、信息查询,以及信息交换等应用服务。我们以北京大学校园为实验环境,开发了相应的原型系统,实验证明该方法实用可行,具有很好的发展前景。     

基于Skyline视频监控系统研究

视频监控系统能够实时获取监控范围的影像,发现被监控目标的即时状态。2维GIS与视频监控的集成逐步走向成熟,但在可视化效果方面远不如3维GIS。因此,结合Skyline软件中的Video On Terrain技术提出了一种3维地面影像视频监控新方案,并设计了地面影像视频监控系统的软硬件框架,分析了音视频编码传输原理和视频控制机制,总结归纳了地面影像视频监控系统的关键技术要求,最后实现了3维地面影像视频监控原型系统。     

无人机视频数据定位处理系统的设计与实现

以无人机获取的视频数据为基础,利用VC++6.0编程软件,设计开发一套无人机视频数据定位处理系统.该系统的主要功能包括:利用无人机平台定位数据、姿念测量数据和视频图像数据,结合待测区域的数字高程模型(DEM)或数字表面模型(DSM),对实时传输或回放视频中地晰运动物体进行目标定位,并将视频图像实时纠正为正射影像.     

一种基于单目视觉的无人机仿地飞行方法

仿地飞行对于无人机航测至关重要,能否相对地面保持稳定的航高直接关系到无人机在复杂地形区域的安全性和数据质量问题。本文提出一种基于单目视觉的无人机航高估计方法,通过光流法对无人机实时获取的视频进行跟踪和分析,提取运动信息以估算实时航高。试验结果表明,该方法能够快速、准确地估算无人机实时航高,在没有地表高程信息的情况下实现了自动仿地飞行。     

无人机视频影像的准实时融合算法

针对无人机视频影像可以实时地融合到地理信息系统中,但是无人机的位置和姿态数据存在较大误差,导致相邻的视频影像的同名地物点并不重合的问题,该文提出准实时的无人机视频影像融合算法,采用基于滑动窗口的光束平差方法来优化相机的外方位元素,这种方法比全部视频影像做整体光束平差的延时更低,而且可以显著地改善无人机视频影像的融合效果。算法使用优化后的相机外方位元素对视频影像做正射纠正,再把纠正后的影像叠加到三维大场景中。实验结果表明,这种方法可以在准实时的条件下融合无人机视频影像,并且相邻视频影像的同名地物点在融合结果中是重合的。     

旋翼无人机野外像控点信息采集系统设计

针对人员难以到达地区的野外像控测量难题,研究了一种无需深入现场的像控点信息采集方法。该方法以小型旋翼无人机作为承载平台,以视频摄像设备为传感器,升级原有飞控系统,实现双频GPS设备与飞控系统的有效集成,改造地面监控软件和旋翼无人机机起落架,形成一套具备视频影像实时传输、双频GPS自动开关机与自主垂直起落功能的像控点信息采集装备,为人员在难以到达地区开展野外像控测量提供一种新的解决方案。     

视频GIS数据采集系统的设计与实现

视频GIS数据采集系统是将地理信息与视频影像实时自动集成,生成空间位置与视频影像相融合的超视频信息。在视频GIS数据模型原理的基础上提出了在视频采集的同时,按照一定的时间或空间间隔,记录地理坐标、速度和相对应的视频帧数,通过建立视频时间或视频帧与其地理位置坐标、速度的对照表,来实现视频数据与空间地理数据的有机集成。并详细的阐述了该系统的设计和实现。     

三维GIS与视频监控系统的集成与应用研究

结合skyline软件中的Video on Terrain技术提出一种三维GIS与视频监控系统相集成的三维地面影像视频监控方案,设计地面影像视频监控系统的软硬件框架,分析音视频编码传输原理和视频控制机制,实现二维地面影像视频监控原型系统.     

无人直升机航空应急测绘系统设计与实现

无人直升机具有环境适应能力强、机动灵活、可定点悬停的优势，在应急测绘地理信息保障中具有广泛的应用前景。本文从无人机平台、任务传感器、数据处理软件的集成关系入手，提出了包含结构设计、电气设计、控制流设计的多载荷一体化的集成设计方案，以及涵盖航摄设计、视频数据处理、光学面阵影像处理的软件系统集成方案；采用该方案实现了Z-5无人直升机航空应急测绘系统，并在安徽明光进行了飞行试验。结果表明，该系统可以同时获取视频和光学影像，并进行实时处理，满足实时提供应急测绘地理信息保障的要求。     

基于无线通信和视频监控技术的移动目标监控GIS系统设计

视频监控是解决因人员无法到达现场而采用设备将现场信息及时传回以供人们进行决策指挥的一种有效手段。从总体架构、技术路线、功能实现等方面阐述利用无线通信和远程视频监控技术实现移动目标监控的建设思路。该研究成果在安保、应急处置等工作中具有一定的应用前景。     

监控视频中动态目标与地理空间信息的融合与可视化方法

监控视频的动态前景目标智能分析是平安城市、智慧园区等安防建设的重要基础,将监控视频与地理空间数据融合可为静态的地理数据赋予动态属性。针对传统监控视频与地理信息数据集成仅仅将视频数据投射至地理空间,造成存储难、视频内容理解难度大等问题,本文提出了前景动态目标与地理空间信息的融合模型,通过推导出的映射模型将图像空间中的动态前景目标及跟踪轨迹映射至地理空间中,达到将监控视频与地理信息有机融合的目的。根据不同的应用需求,本文设计了4种多图层融合显示模式,实现了监控视频中的动态前景目标在地理空间的可视化。     

一种融合单目视觉SLAM与GPS的无人机视频目标定位方法

提出一种融合单目视觉SLAM与机载GPS信息的无人机视频目标定位方法。首先利用单目视觉SLAM实时估计相机相对位姿,融合机载GPS数据,得到WGS84坐标系下的相机位姿估计;其次利用融合后的相机位姿将已知GPS路标投影到像平面,实现GPS路标与无人机监控视频的叠加显示;最后通过关键帧间的极线搜索匹配确定目标像素点的匹配点,并将其反投影到三维空间得其对应的GPS坐标,实现无人机监控视频中的GPS位置查询。实验验证了该方法的有效性、精确性与实时性。     

监控视频与2D地理空间数据互映射

在分析计算机视觉、摄影测量学相机模型的基础上,提出了多平面约束的监控视频与2D地理空间数据的几何互映射模型和面向互增强的内容互映射模型,并就其应用进行了介绍。针对几何互映射中存在的地面起伏对映射的影响以及监控视频空间分辨率等问题进行了分析。该模型适合于地面区域为多个平面的情况。研究表明,监控视频与2D地理空间数据可以实现一定精度下的互映射,能够满足视频监控系统与GIS的深度集成。     

监控视频与地理信息融合技术发展综述

监控视频在智慧城市、平安城市的安防、管理中发挥着重要作用。虽然视频数据具有实时、直观、丰富的特点,但与地理信息的耦合分析程度不高,无法有效利用视频本身的空间信息。同时,地理信息实时性差、更新慢,无法反映动态变化的场景。为了达到更好的效果,国内外很多学者、行业人员综合两者的优势,对监控视频与地理信息的融合开展研究。本文介绍了监控视频与地理信息融合的关键技术,分析了两者融合的研究现状及应用领域,最后结合遇到的瓶颈和困难,指出了今后可能的发展趋势。     

无人机航测技术在"数字蕉岭"管理信息系统中的应用研究

通过分析现阶段蕉岭县村级地理信息数据采集的需求与难点,从无人机选型、无人机航测路径规划、实景三维影像建模、管理信息系统构建等方面分析了无人机航测技术在"数字蕉岭"管理信息系统中的应用效果,并通过无人机航测实景三维影像量化成果与实地踏勘测绘成果对比分析,论证了无人机航测技术不但在数据收集效率上优势明显,其数据采集精度也可以满足管理信息系统建立及相关规范要求,具有一定的研究意义与应用前景.     

利用运动恢复结构技术生产无人机正射影像的精度分析

随着无人机影像处理技术的不断发展,地理信息成果逐渐呈现出多元性.为快速了解大范围区域概况,实现整体规划部署,往往需要快速生产高精度正射影像图.本文旨在降低地理信息成果对地面控制点的依赖,结合现阶段发展的高精度差分型无人机系统,引入计算机视觉的运动恢复结构运动恢复结构(Structure from Motion,SFM)技术,实现影像位姿参数的一致性优化.以此为基础,经多视角前方交会,提高空间定位精度,进一步生成高精度数字正射影像.实验结果表明,与传统POS辅助空中三角测量相比,基于SFM技术所生产的成果精度更高,且大大降低了对地面控制点数量的需求,具有一定工程应用价值.     

基于WorldWind与无人机影像的三维场景重建与漫游研究

本文基于无人机低空遥感影像与拼接镶嵌处理结果,在WorldWind开源软件框架上,二次开发与实现了影像金字塔的构成过程与在NASAWorldWind中的快速实时显示,并结合数字高程信息（DEIM）、无人机飞行过程中的GPS定位信息与WorldWind中NLTLandsat7（VisibleColor）影像数据,建立了无人机遥感影像的实时三维地形重建与场景漫游系统。该系统为矿区地形分析与建设规划、灾区灾情监测与快速应急处理等提供了较好的应用平台。