无人机在矿山监测中的应用详解演示文稿.ppt

无人机在矿山监测中的应用详解演示文稿
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优选无人机在矿山监测中的应用
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矿山环境问题
采矿活动破坏了适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区以及南方丘陵、多云地区应用。
能够在危险和恶劣环境下(如森林火灾、火山爆发等)直接获取影像，即便是设备出现故障，发生坠机也无人身伤害。
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优势：分辨率高、多角度
数码成像设备具备垂直与倾斜摄影能力，可低空多角度摄影获取建筑物侧面的纹理信息，弥补了卫星遥感和普通航空摄影遇到的高层建筑遮挡问题。
空间分辨率能达到分米甚至厘米级，可用于构建高精度数字地面模型及三维立体景观图的制作。
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优势： 性能优异
可按预定航线在航高50米到1000米范围内自主飞行、拍摄，飞行高度控制精度达到10米。
在阴云下飞行也可获取光学影像，且逼真度超过雷达影像（即不受高度限制，不受山区低云的影响）。
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优势：低成本
UAV系统及传感器成本远远低于与其它遥感系统，一般的单位和个人都有能力负担。
对数据后处理设备要求不高、费用低，不需要像传统航摄测量那样需配置专用的数字化处理设备。
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存在的不足
像幅小、基高比小
相同的重叠度情况下，需要更多的控制点。
姿态不稳定
旋偏角、俯仰、滚动，甚至导致连接有问题。
非专业可量测相机
光敏度、像点位移、镜头畸变、其它未知的系统误差。
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—潞安矿区
确定拍摄范围
相机几何定标
航线设计
控制点布设
影像数据处理
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航摄参数
飞行区域：10 km2
飞行高度：航高500m
使用相机：EOS 5D Mark II
航飞时间：
天气状况：晴朗
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拍摄范围
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测区地形
测区位于丘陵山地间的一块小平原上，平均海拔高程为890m，最大高差约100m，适合无人低空航摄。
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相机检校参数（像素坐标：原点在影像的左上角）
主点 x0

主点 y0

焦距 f

径向畸变系数 k1

径向畸变系数 k2
-
偏心畸变系数 p1

偏心畸变系数 p2
-
CCD非正方形比例系数α
-
CCD非正交性畸变系数β

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航线设计
根据kappa角的变化划分航带，自动去掉航带之间转向部分影像后生成航带。
垂直摄影11条航线，每条航线拍摄26张，共计286张相片。
倾斜400摄影22条航线，每条航线获取26张相片，共计572张相片。
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航摄成果（1） 垂直摄影
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北
航摄成果之（2） 倾斜摄影
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北
倾斜摄影
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局部影像
垂直向下
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由北向南
由南向北
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像片控制点布设与施测
像控点布设
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像控点测量
布设数量：300
测量方式：GPS-RTK
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影像处理与制图
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基于SIFT特征与最小二乘的影像自动匹配
基于SIFT算法的特征提取
SIFT（Scale Invariant Feature Transformation）即尺度不变特征变换，分四个步骤：①尺度空间建立；②特征点定位；③特征点主角度计算；④特征描述子计算。
基于矩与马氏距离特征点匹配
构建一个从小区域到大范围的特征点匹配过程。
最小二乘匹配
是一种基于灰度的匹配方法，可以达到1/10~1/100像素的精度，被称为“高精度图像匹配”。使用该算法目的是以进一步在基于特征匹配的基础上提高单点的匹配精度。
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基于SIFT特征与最小二乘的影像自动匹配
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错误点
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光束法空中三角测量
利用附加参数的系统误差自检校
采用若干附加参数描述的系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，达到