航線算法實現(xiàn)

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1、1、基本原理1.1飛行高程約束飛行高h的選定在滿足無人機性能的前提下主要取決于航拍目標區(qū)域的海拔最高點及航拍圖像要求兩方面。首先假設航拍目標區(qū)域的海拔最高點的高度為hT，為保證無人機的飛行安全，避免航拍所獲取照片的失真，則至少要求無人機的飛行高程h要大于hT。其次，在航拍應用的相機拍攝過程中，由于相機性能固定，焦距固定，在滿足重疊率的情況下，為保證航拍照片的清晰度及質量，需要無人機的飛行高程在一個合適的范圍內。由于無人機在空中飛行時速度較快，所以相鄰照片之間的曝光時間間隔很短，為了獲取照片的參數(shù)相同，所以在航拍時需要將無人機所搭載的相機設置為定焦方式，且對焦方式被設置為無窮遠處，以

2、獲取最深的景深范圍，這樣就使得物體雖然在鏡頭最遠對焦距離之外，但是也可以保證圖像能夠清晰呈現(xiàn)，不會因為景深范圍不足而產(chǎn)生模糊。地面分辨率GSD指能夠在航拍圖像上區(qū)分兩個目標的最小間距。地面分辨率與最終成圖比例尺的關系如下表：如已知相機的鏡頭焦距f，像元尺寸u，并確定地面分辨率以后，可以計算出無人機的飛行高度。相機的像元尺寸u計算公式如下：其中，hCCD為CCD高度，wCCD為CCD寬度，單位mm；Ph為hCCD上對應的像素個數(shù)，Pw為wCCD上對應的像素個數(shù)。由此式可知當相機及其像素選定以后，相機的像元尺寸也就確定了，即對于一固定像素的相機而言像元尺寸為一定值。在航拍中相機的焦距f

3、是固定的，像元尺寸u也是固定的，由得出當飛行高程增大時，隨之GSD會減小，綜合考慮測繪需求及后期拼接因素，并通過多次實際航拍及后期圖像的處理，我們獲得當成圖比例尺為1:1000時，成圖效果較好且成圖效率高即地面分辨率選定為10cm。取地面分辨率為10cm，像元尺寸u為6.41μm。在此情況下，結合無人機載重及空間考慮，選用的相機體積不宜過大，也不宜攜帶長焦距鏡頭，所以常用的不同焦距對應的飛行高度如下表：1.2重疊率設相機的視場角為β，則飛行高程與無人機航拍的地面圖像長度的關系如下圖：由圖可知，當相機的視場角β固定后，地面圖像長度H為：即當GSD及無人機飛行高程確定后，航拍圖像的地面

4、尺寸長寬度也確定了。由根據(jù)像素的長寬比：得出航拍的地面圖像尺寸寬W為：文獻中提出要求無人機航拍的圖片重疊率要滿足：航向重疊率達到65%以上，旁向重疊率（即航線間重疊率）要達到35%以上。但是通過固定翼無人機多次實際航拍飛行實驗，航向重疊率必須至少達到70%，旁向重疊率必須至少達到40%（如下圖示），此重疊率下獲取圖片進一步進行拼接得到的大型照片效果更好。進而，我們通過重疊率約束以及相機性能可以計算出無人機飛行中的航線間距及航向間距。航線間距W1公式為：W1=照片長度H*（1－旁向重疊率）航向間距W2公式為：W2=照片寬度W*（1－航向重疊率）以現(xiàn)有設備中的相機為例，該相機的圖片最高

5、分辨率為：4678*3456我們取1:1000的地圖比例尺，GSD為10cm，根據(jù)相機參數(shù)得相機視場角為53°，焦距為24mm，像元尺寸u為6.41μm，則通過以上公式計算得飛行高程h=375m；H≈375m；W≈277m。即航拍所獲每張照片代表實際地形的長寬為：375m*277m。由以上兩個公式可以計算出：航線間距W1=375*（1－40%）=225m航向間距W2=277*（1－70%）=83.1m≈84m取實驗室現(xiàn)有無人機的巡航速度為72km/h即20m/s，無人機機載相機設置自動照相的間隔時間T為：