发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机三维地图建模方法。

本发明是这样实现的，一种无人机三维地图建模方法，所述无人机三维地图建模方法包括以下步骤：

步骤一，数据获取模块利用无人机上搭载的传感设备对周围环境进行感知、扫描，获取相应的环境信息；数据处理模块对利用传感设备获取的相关数据进行修正；

步骤二，图像处理模块对获取的图像数据进行去噪、增强处理；中央控制模块利用单片机或控制器控制图像特征提取模块对处理后的图像进行特征提取，确定扫描环境的特征点；

步骤三，三维地图生成模块基于获取的环境信息构建初始三维地图；三维环境构建模块对获取的三维地图图像特征进行有效的提取、存储、编辑和记忆，构建合理、准确表征的空间三维环境；

步骤四，定位模块利用提取的环境特征点、导航定位数据、惯性测量数据、运动传感数据计算无人机当前位置以及姿态；三维地图构建模块基于生成的初始三维地图以及空间三维环境进行三维地图构建；

步骤五，轨迹标注模块将无人机的位置以及姿态数据标注在构建的三维地图中；三维地图更新模块判断执行任务中周围环境是否与构建的三维地图模型以及空间三维环境一致；若不一致，则继续获取环境信息，进行三维地图的更新；

步骤六，显示模块利用显示设备显示标注有无人机位置以及姿态数据的实时三维地图。

进一步，步骤一中，所述数据处理模块对利用传感设备获取的相关数据进行修正包括：

(1)获取传感设备的各传感器与预设的测试时间序列对应的测试数据序列；

(2)根据各传感器对应的测试数据序列，确定各传感器的校准数据；从传感设备的至少一个传感器中采集待处理的第一数据；

(3)根据预存的与各所述传感器对应的校准数据修正所述第一数据生成第二数据；所述第二数据即为修正后的数据。

进一步，步骤(2)中，所述根据各传感器对应的测试数据序列，确定各传感器的校准数据包括：

获取各传感器对应的测试数据序列的平均值，确定与各传感器对应的校准数据；或者是应用预设的数据范围过滤获取的测试数据序列，保留数据范围之内的测试数据，并对保留下来的测试数据去平均处理，确定与各传感器对应的校准数据。

进一步，步骤(3)中，所述根据预存的与各所述传感器对应的校准数据修正所述第一数据生成第二数据包括：

比较所述第一数据与预设的基准数据的大小；如果所述第一数据大于等于所述基准数据，则将所述第一数据与所述校准数据相减生成第二数据；如果所述第一数据小于所述基准数据，则将所述第一数据与所述校准数据相加生成第二数据。

进一步，步骤二中，所述图像处理模块对获取的图像数据进行去噪、增强处理包括：

首先，对获取的图像进行小波分解，得到低频图像和三个高频图像；

其次，对低频图像进行自适应Gamma校正，得到对比度增强的低频图像；

然后，分别对三个高频图像进行去噪处理，得到去噪的高频图像；

最后，对得到的对比度增强的低频图像和去噪的高频图像进行小波逆变换，得到增强后的图像。

进一步，步骤三中，所述三维地图生成模块基于获取的环境信息构建初始三维地图包括：

1)获取同一区域的二维矢量地图数据、无人机位置信息以及获取的环境信息；

2)根据获取的二维矢量地图数据渲染生成二维地图纹理；根据获取的无人机位置信息以及相关环境信息对区域进行三角化，生成三维地形；

3)将所述二维地图纹理映射到所述三维地形上，生成带有纹理的三维地形；

4)渲染所述带有纹理的三维地形得到所述待生成区域对应的三维地图。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述无人机三维地图建模方法的无人机三维地图建模系统，所述无人机三维地图建模系统包括：

数据获取模块、数据处理模块、图像处理模块、中央控制模块、图像特征提取模块、三维地图生成模块、三维环境构建模块、定位模块、三维地图构建模块、轨迹标注模块、三维地图更新模块、显示模块；

数据获取模块，与中央控制模块连接，用于利用无人机上搭载的传感设备对周围环境进行感知、扫描，获取相应的环境信息；

数据处理模块，与中央控制模块连接，用于对利用传感设备获取的相关数据进行修正；

图像处理模块，与中央控制模块连接，用于对获取的图像数据进行去噪、增强处理；

中央控制模块，与数据获取模块、数据处理模块、图像处理模块、图像特征提取模块、三维地图生成模块、三维环境构建模块、定位模块、三维地图构建模块、轨迹标注模块、三维地图更新模块、显示模块；用于利用单片机或控制器控制各个模块正常运行；

图像特征提取模块，与中央控制模块连接，用于对处理后的图像进行特征提取，确定扫描环境的特征点；

三维地图生成模块，与中央控制模块连接，用于基于获取的环境信息构建初始三维地图；

三维环境构建模块，与中央控制模块连接，用于对获取的三维地图图像特征进行有效的提取、存储、编辑和记忆，构建合理、准确表征的空间三维环境；

定位模块，与中央控制模块连接，用于利用提取的环境特征点、导航定位数据、惯性测量数据、运动传感数据计算无人机当前位置以及姿态；

三维地图构建模块，与中央控制模块连接，用于基于生成的初始三维地图以及空间三维环境进行三维地图构建；

轨迹标注模块，与中央控制模块连接，用于将无人机的位置以及姿态数据标注在构建的三维地图中；

三维地图更新模块，与中央控制模块连接，用于判断执行任务中周围环境是否与构建的三维地图模型以及空间三维环境一致；若不一致，则继续获取环境信息，进行三维地图的更新；

显示模块，与中央控制模块连接，用于利用显示设备显示标注有无人机位置以及姿态数据的三维地图。

进一步，所述传感设备包括：摄像设备、卫星导航定位设备、运动传感器、惯性测量单元传感器、雷达、红外线或者光流传感器以及其他传感器。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述无人机三维地图建模方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述无人机三维地图建模方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明能够快速对获取的数据进行处理，结合二位数据，能够提升三维地图生成的速度以及效率；同时利用无人机搭载的多种设备进行各种信息的获取，对获取的信息进行校正，保证了数据的准确性，也提高了三维地图的准确性；同时利用各种信息共同构建三维地图能够保证构建得到的三维地图的全面、详细、准确。

本发明的三维建模能够不断更新，获得更为贴近环境、全面、详细、准确的三维地图，供所有无人机使用。

本发明建立的三维模型会在一次又一次执行任务中更新掉之前三维地图版本，得到的最新的三维地图就是更贴近环境，更全面，更详细，更准确的。

与现有技术基于软件的建模技术、基于传统摄影测量的三维建模技术、基于激光扫描的建模技术利用激光点云可以快速建立物体的三维模型、无人机倾斜摄影测量技术建立的三维地图相比，本发明采用不断更新的方法，使三维地图在使用过程中更贴近环境，更全面，更详细，更准确。