無人機(jī)全景技術(shù)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用分析

1、    無人機(jī)全景技術(shù)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用分析    姚毅 何慶摘要：環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測是通過對反映環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視和檢測，以確定環(huán)境污染事件類型、狀況和對環(huán)境質(zhì)量影響大小的活動。將無人機(jī)全景技術(shù)高新科技應(yīng)用于環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測中，可以有效提高環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的信息化水平，進(jìn)一步推動其在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中實(shí)用性價(jià)值?；诖?，本文從無人機(jī)的全景技術(shù)概述入手，通過全景技術(shù)的實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行分析，探究三維全景環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測平臺的構(gòu)建途徑，旨在彰顯無人機(jī)全景技術(shù)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的未來發(fā)展價(jià)值。關(guān)鍵詞：無人機(jī);全景技術(shù);環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測;應(yīng)用分析：x830.7 ：a ：2095-67

2、2x（2019）04-00-01abstract： environmental emergency monitoring is an activity that monitors and detects indicators that reflect environmental quality to determine the type and condition of environmental pollution events and the impact on environmental quality. applying the high-tech technology of uav

3、panoramic technology to environmental event emergency monitoring can effectively improve the informationization level of environmental emergency monitoring and further promote its practical value in environmental emergency monitoring. based on this， this paper starts with the overview of the panoram

4、ic technology of the drone， analyzes the realization strategy of the panoramic technology， and explores the construction path of the three-dimensional panoramic environment emergency monitoring platform， aiming to highlight the future development value of the uav panoramic technology in environmenta

5、l emergency monitoring.keywords： drone; panoramic technology; environmental emergency monitoring; application analysis無人機(jī)的成像范圍通常都是提前設(shè)定好的，此外還取決于航線規(guī)劃。部分無人機(jī)成像存在視野范圍有限、監(jiān)測范圍小以及調(diào)整不靈活等缺點(diǎn)，不僅限制了無人機(jī)的功能使用，同時(shí)也有效阻礙了飛行器對任務(wù)的執(zhí)行。若想在一定高度條件下，保證無人機(jī)在看得廣的基礎(chǔ)上看得清，就要實(shí)現(xiàn)從地平線到超寬視場的空間感知，保證大范圍的空間實(shí)時(shí)監(jiān)測。但突發(fā)環(huán)境事件具有突發(fā)性、多樣性、變化趨勢多變性、影響范

6、圍不確定性等特性，常規(guī)監(jiān)測手段難以直觀了解事件現(xiàn)場的最新情況，而無人機(jī)全景監(jiān)測技術(shù)能及時(shí)準(zhǔn)確地使現(xiàn)場監(jiān)測人員掌握突發(fā)環(huán)境事件的發(fā)展情況、污染物擴(kuò)散范圍大小等關(guān)鍵因子，為突發(fā)環(huán)境事件的處理處置提供支持。下文將就無人機(jī)全景技術(shù)在突發(fā)環(huán)境事件現(xiàn)場監(jiān)測中的價(jià)值與應(yīng)用進(jìn)行分析。1 無人機(jī)的全景技術(shù)概述全景技術(shù)指的是在圖像建模與渲染的基礎(chǔ)上，在空間中選定一點(diǎn)作為視點(diǎn)，對其視野范圍內(nèi)能夠觀察到的圖像進(jìn)行連續(xù)采集，利用技術(shù)處理使采集的圖像呈現(xiàn)為連續(xù)的、無縫隙的圖像，即全景圖像，在計(jì)算機(jī)上使用相應(yīng)的顯示引擎將無人機(jī)采集與分析的圖像呈現(xiàn)出來，以此構(gòu)建出從任意視點(diǎn)角度都可進(jìn)行觀測的三維虛擬場景。這種是三維場景的虛擬

7、再現(xiàn)，是利用視點(diǎn)將真實(shí)影響呈現(xiàn)出來，并準(zhǔn)確及時(shí)的將現(xiàn)實(shí)情況反映出來的一種手段。技術(shù)人員無需對視野范圍內(nèi)的其他場景進(jìn)行建模，就可呈現(xiàn)出一種偽3d的空間視覺效果，能直觀高效及時(shí)形成其視野范圍內(nèi)現(xiàn)場監(jiān)控的圖像，不僅有助于技術(shù)人員對突發(fā)環(huán)境事件現(xiàn)場整體情況的了解，同時(shí)也能得到事態(tài)情況變化現(xiàn)場信息的及時(shí)反饋，為應(yīng)急監(jiān)測工作的開展提供支持。2 如何實(shí)現(xiàn)全景技術(shù)2.1 采集整理全景影像數(shù)據(jù)采集瀏覽影像的前提就是要采集全景圖像才能夠?qū)崿F(xiàn)的，在全景圖像制作的前期階段，通過對現(xiàn)場信息的采集，保證相應(yīng)影像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。全景瀏覽影像的采集數(shù)據(jù)和信息的平臺主要是小型飛行器，在信息采集的過程中保證高分辨率，通過高分辨率的

8、數(shù)據(jù)圖像信息等資料，不僅能滿足應(yīng)急監(jiān)測工作的實(shí)時(shí)要求，同時(shí)還兼?zhèn)淞丝砷L時(shí)間工作、成本消耗低、精度高和數(shù)據(jù)高靈活性等優(yōu)勢特點(diǎn)。對于現(xiàn)在的無人機(jī)平臺，種類劃分大致可以劃分為三種，即大型旋翼、固定翼和小型旋翼。其中，小型旋翼大多適用于范圍較小的高精度航拍影像采集，具備操作簡便、拍攝穩(wěn)定等優(yōu)勢，因此，其十分適用于現(xiàn)場監(jiān)測圖像當(dāng)中的采集信息環(huán)節(jié)。本文所涉及的全景采集就是利用小型旋翼完成的。將無人機(jī)（小型旋翼）調(diào)整至視點(diǎn)上方，并將高度保持，便能夠?qū)πD(zhuǎn)攝像頭擴(kuò)大視野范圍進(jìn)行拍攝，使每次拍攝的影像搜能夠有部分重合，將攝像頭進(jìn)行360°全方位旋轉(zhuǎn)后，將范圍內(nèi)的影像信息資料收集整理起來。利用無人機(jī)收集

9、來的全景圖像數(shù)據(jù)信息，可以保證圖像的高清晰度，圖像信息不會產(chǎn)生畸變，并且由于其操作簡單便捷，無拍攝盲點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)場監(jiān)測對信息的高效直觀準(zhǔn)確的要求，真實(shí)的將監(jiān)測現(xiàn)場四周的環(huán)境反應(yīng)出來，為應(yīng)急科學(xué)決策提供支持。2.2 制作繪制全景圖像全景圖像的根本實(shí)質(zhì)就是將視點(diǎn)作為核心構(gòu)建中心投影面，并將視野范圍內(nèi)的信息、數(shù)據(jù)、圖像等內(nèi)容投射到面上去，為了保證投影能夠正確清晰，保證影像信息可以取得平滑過渡，技術(shù)人員應(yīng)將無人機(jī)所收錄的影像信息拼接融合整理為平面的全方位圖像，即360°全景。360°全景圖要先整理拼接好所有的航拍照片，在拍攝中相近圖像照片中會有圖像重疊的部分，因此技術(shù)人員可以通過

10、識別相鄰圖片的重疊特征來完成正確拼接，并建立其相鄰影像信息之間的對立關(guān)系。通過圖像的扭曲或旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)相鄰區(qū)域的無縫拼接，以此保證航拍圖像形成平面全景圖像信息。并在此技術(shù)上，對全景圖像的接縫部分進(jìn)行色調(diào)亮度等細(xì)節(jié)調(diào)整，使其更好融合，消除拼接處的接縫線，使全景圖像具備真實(shí)性和平滑性的特點(diǎn)。針對圖像有部分缺失的情況，技術(shù)人員要進(jìn)行相應(yīng)填補(bǔ)優(yōu)化，保證圖像的完整。2.3 全景圖像瀏覽全景瀏覽由于其選擇視點(diǎn)有所差異，投影面類型也會隨之產(chǎn)生差異。全景圖主要可以分為兩大類，即柱面全景和球面全景。其中柱面全景的投影面呈現(xiàn)出圓柱面的形式，而球面全景這是將平面影像在具有經(jīng)緯度的球面上進(jìn)行投射，除了0o經(jīng)緯線外，剩余

11、位置的投影畫面都會存在一定畸變現(xiàn)象，這就導(dǎo)致瀏覽觀測水平與垂直視角分布分別達(dá)到360o與180o。對于球面全景而言，此項(xiàng)技術(shù)更加適用于突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測。平面全景圖像中包含了大量的數(shù)據(jù)信息，如果強(qiáng)行在一次渲染中將所有內(nèi)容加載，則會出現(xiàn)畫面不平順、不清晰的情況，導(dǎo)致加載的時(shí)間也延長。技術(shù)人員可以利用視野范圍做參考，使用金字塔緩存形式對分辨率不一致的圖像進(jìn)行處理。這樣的話就能夠?qū)⒋蟛糠值臄?shù)據(jù)信息含量加載出來，不僅可以有效提高數(shù)據(jù)信息的瀏覽速度，同時(shí)也能將該項(xiàng)信息順利過渡到局部位置，并通過精準(zhǔn)圖像儀器對所需要信息進(jìn)行收集，在保證能夠快速瀏覽的前提下，盡量保證全景圖像的清晰度。預(yù)處理圖像完成后，利用

12、全景引擎加載平面圖數(shù)據(jù)信息，以視點(diǎn)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)全景瀏覽。3 三維全景監(jiān)測平臺突發(fā)環(huán)境事件監(jiān)測工作的開展不僅包括對事件本身的勘察，同時(shí)也要做好對應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄和詳細(xì)分析，協(xié)助工作人員進(jìn)行合理的決策。平臺可以使用b/s架構(gòu)，并將數(shù)據(jù)的存儲與分析集中在服務(wù)端口，用戶只需要通過瀏覽器的登錄就可通過系統(tǒng)分析和查看現(xiàn)場的情況。監(jiān)測平臺的層次架構(gòu)主要有三個(gè)，分別為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)對平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行資料收集與存儲，屬于中心，采集站會在固定間隔時(shí)間自動收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)資料庫中，會對全景圖像等信息進(jìn)行配置與整合。監(jiān)測平臺會結(jié)合請求，加載用戶需要的全景圖像信息，并向數(shù)據(jù)層提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。表現(xiàn)層作為監(jiān)測平臺的最終體現(xiàn)，全景瀏覽畫面可通過渲染的方式利用表現(xiàn)層呈獻(xiàn)給用戶，以此完成用戶的現(xiàn)場監(jiān)測請求。4 總結(jié)綜上所述，隨著自然環(huán)境保護(hù)理念的逐漸推廣，無人機(jī)全景監(jiān)測技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展。由此可見，無人機(jī)與現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)的結(jié)合，可以在四周環(huán)境基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)三維虛擬實(shí)景的高度再現(xiàn)。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用，將其與傳感器進(jìn)行連接，以此構(gòu)建一個(gè)三維全景現(xiàn)場監(jiān)測平臺，保障環(huán)境監(jiān)測的時(shí)效性和科學(xué)性。參考文獻(xiàn)1朱賀，張軍，杜佃峰等.全景攝影技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用淺析j.土木建筑工程信息技術(shù)，2017，