本发明属于数据处理，具体涉及一种基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法。
背景技术：
1、高精度的城市建筑群定位和三维重建对于城市规划设计、建筑遗址保护和文化遗产管理、城市安全管理、建筑工程和施工管理、旅游文化交流以及震后建筑震害感知和风险评估等方面具有重要意义。传统的建筑群定位与三维重建方法需要大量的测量和拍摄工作，无法满足大规模、高效率、高精度的要求。基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法具有数据获取成本低、普及化程度高、包含的时空信息丰富直观等优点，可以克服传统方法的弊端。目前城市建筑群定位和三维重建仍然面临一些挑战，首先是对高精度遥感和地面数据的获取与处理技术提出了更高要求；其次是针对城市建筑群复杂多样结构和纹理特征需要开发准确高效的定位算法和重建模型。因此，亟需开发一种基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法。
2、中国专利cn202110494144.7，公开了一种多建筑物的三维重建方法及系统，主要解决多建筑物的三维重建问题，该发明实施过程中利用了三套相似的航拍图集，输入神经网络的航拍图集一用于确定待识别多建筑物及其最小外界矩形，同时利用航拍图集一的拍摄参数计算所需的外扩距离。航拍图集二则用于计算待识别建筑的高度。根据所得的外扩距离和建筑高度设计飞行轨迹，采集建筑侧面以及顶面图像，建立了航拍图集三从而实现建筑三维建模。主要解决多建筑物的三维重建问题，通过规划飞行轨迹采集数据，从而实现建模精度。通过简单的公式规划得到飞行轨迹，并进行数据采集，从而提高多建筑三维建模精度。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决传统的建筑群定位与三维重建方法具有数据获取困难、结果精度差效率低等问题，因此提供了一种基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法。
2、为此，本发明采用如下技术方案：
3、一种基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，包括以下步骤：
4、步骤1）无人机平台配备云台相机及gps定位，对目标建筑群进行图像采集，并建立建筑群航拍序列图像集；
5、步骤2）利用步骤1）中建立的建筑群航拍序列图像集，结合无人机平台gps定位信息、飞行信息以及位姿信息，通过系列坐标转换算法实现建筑群定位；
6、步骤3）无人机平台配备云台相机围绕建筑群进行图像采集，无人机围绕建筑群飞行并拍摄照片，建立区域多视角图像集；
7、步骤4）利用步骤3）中建立的区域多视角图像集，按照拍摄视角采用全景拼接算法依次拼接各个图像，实现目标建筑群的全景重建；
8、步骤5）利用无人机平台配备云台相机对建筑群中的目标单体建筑进行图像采集，采集方法与步骤4）相同，建立单体建筑多视角图像集；
9、步骤6）利用步骤5）中建立的单体建筑多视角图像集，采用三维重建软件实现单体建筑的精细化稠密重建。
10、进一步地，步骤1）中，无人机采用连续拍摄模式对目标建筑群区域巡航拍摄；拍摄过程中记录无人机的俯仰角、偏航角和滚转角或其他飞行位姿信息。
11、进一步地，步骤2）具体包括：
12、2.1）整理建筑群序列图像集以及对应记录的无人机飞行信息和位姿信息；
13、2.2）利用建筑群序列图像及其对应的无人机平台gps定位信息、飞行信息和位姿信息，实现图像中建筑群像素坐标、图像坐标、相机坐标、大地坐标的以及地理位置坐标的转换，从而实现建筑群的定位。
14、进一步地，步骤3）具体包括：
15、3.1）选择全景重建区域的中心位置，控制配备云台相机的无人机平台垂直上升，达到指定高度后悬停；
16、3.2）控制悬停后的无人机平台围绕穿过自身且垂直于地面的轴线旋转并采用摄影模式采集视频，利用云台相机在不同俯仰角下采集的视频数据制作区域多视角图像集。
17、进一步地，步骤4）具体包括：
18、4.1）采用特征点检测算法对区域多视角图像集重叠部分的图像进行特征点检测；
19、4.2）针对区域多视角图像集中每一幅图像，进行特征点检测后，通过特征匹配算法实现图像间的特征匹配，并利用图像之间的特征匹配结果实现区域全景重建。
20、进一步地，步骤5）具体包括：
21、5.1）选择周围空旷且无遮挡物的独立单体建筑，控制配备云台相机的无人机平台在靠近单体建筑处起飞，保证相机能够完整捕捉建筑外立面以及顶面的全貌信息；
22、5.2）控制无人机平台的侧移速度和自转速度，无人机围绕单体建筑旋转，同时采用摄影模式采集视频，利用采集的视频数据制作单体建筑多视角图像集。
23、进一步地，步骤6）具体包括：
24、6.1）针对单体建筑多视角图像集，利用sfm算法首先计算图像之间的相对姿态，并结合相机内外参数评估图像对应的相机姿态；其次通过三角测量方法从多视角图像中的二维特征点恢复建筑三维点云，从而实现单体建筑稀疏三维重建；
25、6.3）针对构建的单体建筑各视角稀疏三维点云模型，采用mvs算法首先将不同视角的三维点云进行融合，以获得单体建筑的稠密三维点云模型，其次将单体建筑多视角图像的纹理信息映射到三维模型上，实现单体建筑的精细化稠密重建。
26、本发明的有益效果在于：
27、本发明利用多种采集方式下的多类型航拍图像实现多尺度的建筑群区域感知，包括但不局限于建筑的三维重建。以震后北川老县城遗址为例，针对该区域通过建筑群定位、区域全集重建和单体建筑三维重建三种方式进行感知，具有简单高效、安全性高、区域化感知等优势。
1.一种基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤1）中，无人机采用连续拍摄模式对目标建筑群区域巡航拍摄；拍摄过程中记录无人机的俯仰角、偏航角和滚转角或其他飞行位姿信息。
3.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤2）具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤3）具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤4）具体包括：
6.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤5）具体包括：
7.根据权利要求1所述的基于无人机航拍图像的建筑群定位与三维重建方法，其特征在于，步骤6）具体包括：
