基于IMU-GPS輔助的無人機(jī)立體像對(duì)提取DSM關(guān)鍵技術(shù)研究的開題報(bào)告

基于IMU-GPS輔助的無人機(jī)立體像對(duì)提取DSM關(guān)鍵技術(shù)研究的開題報(bào)告一、研究背景和意義隨著無人機(jī)（UAV）技術(shù)的不斷發(fā)展，其在航空攝影、測量、監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。立體像對(duì)技術(shù)是數(shù)字?jǐn)z影測量的重要手段，通過采集不同位置或姿態(tài)的照片，可以重建三維模型，并提取地面數(shù)字表面模型（DSM）等信息，為后續(xù)工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的立體像對(duì)技術(shù)主要是通過對(duì)同一地物在不同角度或位置的影像進(jìn)行匹配，得到影像的立體對(duì)并計(jì)算其三維坐標(biāo)信息，從而提取DSM等產(chǎn)品。但傳統(tǒng)的立體像對(duì)技術(shù)不利于適應(yīng)快速、大范圍、高精度的測繪需求。因此，利用UAV實(shí)現(xiàn)Lidar、相機(jī)等多傳感器融合測繪，成為了提高測繪效率和精度的重要手段。本研究旨在通過UAV的IMU-GPS輔助，對(duì)數(shù)千億像素的航空影像進(jìn)行大規(guī)模壓縮和匹配，同步生成高精度的DSM，提高三維測繪效率和精度，具有較高的理論和實(shí)踐意義。二、研究內(nèi)容和方法（一）研究內(nèi)容本研究主要內(nèi)容包括：1.UAV影像的采集與處理：采用UAV搭載相機(jī)進(jìn)行多角度的拍攝，并對(duì)影像進(jìn)行校正、裁剪、配準(zhǔn)等處理，保證拍攝的圖像能夠用于后續(xù)的三維重建。2.IMU-GPS輔助建模：在UAV中加入IMU和GPS傳感器，獲取無人機(jī)的姿態(tài)信息和位置信息，用于輔助改正影像拍攝時(shí)的姿態(tài)偏差和誤差，提升后續(xù)建模的精度。3.大規(guī)模影像壓縮和匹配：針對(duì)數(shù)千億像素的航空影像，利用并行處理和分布式計(jì)算等技術(shù)進(jìn)行高效的壓縮和匹配，保證大規(guī)模影像的快速處理。4.DSM生成和應(yīng)用：通過影像的三維重建技術(shù)，生成DSM以及其他產(chǎn)品，并用于后續(xù)工程的數(shù)據(jù)分析和模擬仿真。（二）研究方法本研究采用以下研究方法：1.實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)：通過構(gòu)建UAV影像采集裝置和仿真影像數(shù)據(jù)，驗(yàn)證IMU-GPS輔助可以提升三維重建精度。2.野外實(shí)驗(yàn)：在實(shí)際的航空測繪任務(wù)中，采用UAV進(jìn)行影像采集和數(shù)據(jù)處理，驗(yàn)證所提出的UAV三維測繪方法的可靠性和實(shí)用性。3.數(shù)據(jù)分析與比較：利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行DSM生成和分析，并與傳統(tǒng)的立體像對(duì)技術(shù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證所提出方法的優(yōu)越性。三、計(jì)劃進(jìn)度（一）前期工作（1個(gè)月）1.研究前沿和技術(shù)方案的調(diào)研與分析；2.了解航空影像數(shù)據(jù)處理和三維重建相關(guān)的理論；3.學(xué)習(xí)大規(guī)模影像處理和分布式計(jì)算等技術(shù)。（二）研究實(shí)施（9個(gè)月）1.設(shè)計(jì)搭建基于IMU-GPS輔助的UAV航拍系統(tǒng)，并進(jìn)行模擬試驗(yàn)；2.進(jìn)行野外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理（包括航線設(shè)計(jì)、UAV控制與相機(jī)拍攝等）；3.針對(duì)大規(guī)模影像壓縮和匹配問題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法，并進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化；4.利用生成的三維數(shù)據(jù)，進(jìn)行DSM等產(chǎn)品的生成和分析，并驗(yàn)證所提出方法的可行性和優(yōu)越性。（三）畢業(yè)論文撰寫（2個(gè)月