【導(dǎo)讀】海事無人機(jī)充分利用飛行器速度快、探測覆蓋面廣、時(shí)效性強(qiáng)、反應(yīng)迅速的優(yōu)勢，的視頻和相片圖像。c)可實(shí)現(xiàn)對海情的照相功能，并將照片實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到機(jī)載存儲(chǔ)卡；e)彈射起飛/傘降回收時(shí)可實(shí)現(xiàn)自主起降；f)能夠?qū)崿F(xiàn)自主飛行、目標(biāo)跟蹤、應(yīng)急返航和定點(diǎn)盤旋等；i)飛行器應(yīng)安裝有機(jī)載二次應(yīng)答機(jī)，能與民航聯(lián)絡(luò)；j)系統(tǒng)具備自檢能力，故障定位到現(xiàn)場可更換單元；重要的遙控/遙測數(shù)據(jù)（暫定）。套地面站系統(tǒng)、1套圖像拼接系統(tǒng)和1套車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng)。布署在沿海地區(qū)。地面控制站進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，參數(shù)裝訂和系統(tǒng)狀態(tài)檢查，準(zhǔn)備完畢立即起飛。據(jù)鏈的遙控、遙測和圖像傳輸信道對飛行器及任務(wù)載荷進(jìn)行控制及圖像信息的接收。

　　

【正文】 B //intel xeon E51607 內(nèi)存 : 32GB (4X8GB) 1600MHz DDR3 SDRAM 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 26 硬盤 : 1TB SATA3Gb/s 7200轉(zhuǎn) 64M// (WD1003FBYX) 顯卡 : NVIDIA174。 Quadro174。 K2020M 含 2GB GDDR3 （ *操作系統(tǒng)： Windows 64位） 移動(dòng)硬盤 4T // WDBACW0040HBK 液晶顯示器 1680 x 1050， 60Hz// DELL E2213 22 視頻處理軟件 模塊 軟件 模塊組成與 功能 視頻處理軟件 主要由 視頻數(shù)據(jù)接收、 解碼顯示 與存儲(chǔ) 、 視頻 拼接、目標(biāo)定 位解算等功能模塊組成， 實(shí) 現(xiàn)無人機(jī)視頻 的接收與實(shí)時(shí)顯示、 能對連續(xù) 探查 圖像文件序列進(jìn)行拼接 及 目標(biāo)定位解算，拼接后的圖像能夠按地理坐標(biāo)系疊加到數(shù)字地圖和衛(wèi)星圖片上，并可實(shí)現(xiàn)拼接圖像的縮放和測距 。 車載單收終端接收到無人機(jī)圖像后，需利用車載 圖像處理硬件 實(shí)時(shí)顯示、儲(chǔ)存并對探查 圖像進(jìn)行拼接定位。 其原理 如 圖 12 所示。 圖 12 視頻處理軟件 原理框圖 a） 可 接收、存儲(chǔ)、處理視頻探查信息 b） 拼接圖像類型： 8級灰度； c） 拼接視頻類型： AVI/MPEG2/； d） 視頻、圖像平均拼接速率：≥ 6幀 /秒； e） 實(shí)時(shí)視頻拼接延遲：≤ 10s 定位解算 車載單收終端 視頻顯示 圖像存儲(chǔ) 視拼接 信息標(biāo)注 視頻處理軟件 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 27 接受主管部門任務(wù)制定任務(wù)計(jì)劃設(shè)備安裝與檢測海情實(shí)查飛行飛行結(jié)束后 24 小時(shí)全區(qū)定位高清影像飛行結(jié)束后 2 小時(shí)海情區(qū)域概貌影像飛行結(jié)束后 1 小時(shí)海情區(qū)域定位影像實(shí)時(shí)海情顯示滿足應(yīng)急特殊需求的專題影像實(shí)時(shí)視頻流或視頻文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SR _ 1視頻圖像數(shù)據(jù)解碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SR _ 3截圖功能模塊SR _ 2視頻拼接模塊SR _ 5多幀定位模塊SR _ 4單幀定位模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)f） 視頻圖像解碼平均速率：≥ 15幀 /秒； g） 視頻拼接過程動(dòng)態(tài)顯示，拼接結(jié)果自動(dòng)保存 。 . 軟件功能模型總體結(jié)構(gòu)圖 視頻軟件 接收視頻流文件，通過視頻圖像數(shù)據(jù)解碼，將數(shù)據(jù)流解成 BMP 格式圖片，用于視頻顯示；同時(shí) 利用拼圖模塊、截圖模塊、定位模塊實(shí)現(xiàn)對 解碼后得 BMP 圖片 進(jìn)行實(shí)時(shí)拼接、多幀截圖和目標(biāo)點(diǎn)定位處理， 最后將原始視頻數(shù)據(jù)、 拼接 全景圖和單幀 定位數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)在指定的目錄下 。 功能模型總體結(jié)構(gòu)圖如 圖 13 所示 。 圖 13 軟件功能模型總體結(jié)構(gòu)圖 照片拼接 軟件 任務(wù)流程 任務(wù)流 程 如 圖 14 所示。 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 28 機(jī)載 GP S 數(shù)據(jù) 影像數(shù)據(jù)批處理文件制作自動(dòng)影像匹配定向點(diǎn)的分布檢查自由網(wǎng)空三解算DEM 生成DOM 生成 圖 14 航拍任務(wù)流程 數(shù)據(jù)處理流程 照片 拼接的核心技術(shù)是攝影測量數(shù)字正射影像圖（ DOM）生產(chǎn)技術(shù)，包括：相機(jī)畸變檢校、影像畸變糾正、影像姿態(tài)解算 (空三）、地形 DEM 計(jì)算、單幅正射影像生成、區(qū)域正攝影像勻光拼接等環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)處理流程分為相機(jī)檢校、批處理文件制作、 自動(dòng)影像匹配、定向點(diǎn)檢查、空三解算、 DEM 生成、 DOM 生成幾個(gè)步驟，如 圖 15 所示。 圖 15 航拍 數(shù)據(jù)處理流程 軟件 關(guān)健 技術(shù)特征 Hoviewpro 全自動(dòng) 快速圖像拼接軟件 集全自動(dòng)、快速、專業(yè)精度為一體 ， 無需專業(yè)知識 和 人工干預(yù)，即可將數(shù)千張影像快速制作成專業(yè)的、精確的二維 圖像 和三維模型 。 軟件 關(guān)鍵 技術(shù)特征如下： ? 全自動(dòng) ： 無需專業(yè)操作員，無需人為干預(yù)即可獲得專業(yè)的精度，拼接過程完全自動(dòng)化。 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 29 ? 無需 IMU 數(shù)據(jù) 和地面控制點(diǎn) ： 無需 IMU 姿態(tài)信息 和地面控制點(diǎn) GCP， 只需要影像的 GPS 位置信息，即可全自動(dòng)處理無人機(jī)數(shù)據(jù)和航空影像。 ? 支持多種相機(jī)，自動(dòng)獲取相機(jī)參數(shù) ： 支持支持不同幅寬、多種類型的相機(jī)，自動(dòng)從影像 EXIF 中上讀取相機(jī)的基本參數(shù)，例如：相機(jī)型號、焦距、像主點(diǎn)等。智能 識別自定義相機(jī)參數(shù)，節(jié)省時(shí)間。 ? 支持不同架次、不同相機(jī)的數(shù)據(jù)同時(shí)處理 ： 可以處理多個(gè)不同相機(jī)拍攝的測區(qū)，例如同時(shí)搭載近紅外傳感器和普通相機(jī)，可將它們合并成一個(gè)工程進(jìn)行處理。如果所使用的無人機(jī)不能同時(shí)攜帶多個(gè)相機(jī)，只需分別帶著不同的相機(jī)，飛行多次，然后將其合并到一個(gè)工程中即可。 ? 支持多種傳感器 ： 不僅支持普通光學(xué)相機(jī)，也支持近紅外、熱紅外及任何多光譜影像。對任意特征的影像都可以自動(dòng)進(jìn)行空三、區(qū)域網(wǎng)平差和相機(jī)檢校。 ? 大數(shù)據(jù)量處理 ： 利用自己獨(dú)特的模型，可以同時(shí)處理多達(dá) 10000 張影像。 支持多達(dá) 10000 張影像同時(shí)處理 ? 全自動(dòng)空三、區(qū)域網(wǎng)平差和相機(jī)檢校 ： 通過高級自動(dòng)空三計(jì)算原始影像的真實(shí)位置和參數(shù)。完全基于影像的內(nèi)容，利用獨(dú)特優(yōu)化技術(shù)和區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)，自動(dòng)校準(zhǔn)影像。標(biāo)準(zhǔn)格式的輸出使得攝影測量工作完美地整合起來。 ? 快速處理 ： 數(shù)分鐘內(nèi)即可預(yù)覽到正射鑲嵌結(jié)果和 DEM 結(jié)果。對于應(yīng)急項(xiàng)目或快速檢查測區(qū)是否完全覆蓋等工作，堪稱是完美工具?？焖偬?理模式僅需要較低的硬件配置，在大部分的筆記本電腦上即可運(yùn)行。 海情 區(qū)域概貌影像現(xiàn)場快速拼接不超過 2 小時(shí)、全區(qū)高清影像精細(xì)拼接 24 小時(shí)之內(nèi)。 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 30 ? 自動(dòng)生成精度報(bào)告 ： 自動(dòng)生成一個(gè) 6 頁的精度報(bào)告，可以快速和正確地評估結(jié)果的質(zhì)量。顯示處理完成的百分比，以及正射鑲嵌和 DEM 的預(yù)覽結(jié)果，提供詳細(xì)的、定量化的自動(dòng)空三、區(qū)域網(wǎng)平差和地面控制點(diǎn)的精度。 ? 點(diǎn)云加密 ： 高級算法計(jì)算了原始影像每個(gè)像元的高程值，生成三維點(diǎn)云，以提高 DEM 和正射鑲嵌結(jié)果的分辨率。 ? 鑲嵌編輯 ： 鑲嵌編輯工具 用于 生成更好的鑲嵌結(jié)果。通過選擇 ortho 或 planar影像來編輯人造地物的邊緣以消除扭曲現(xiàn)象；通過編輯拼接線或者改變影像次序以去除移動(dòng)的物體；同時(shí)提供亮度和對比度調(diào)整功能。 選擇 ortho 或 planar 影像，消除扭曲 ? 量測工具 ： 提供易用的量測界面，基于生成的 DEM 進(jìn)行位置、面積 的 量測。 ? 專業(yè)精度，支持添加控制點(diǎn)和豐富的坐標(biāo)參考系統(tǒng) ： 處理過程中不需要任何GCP， 因?yàn)樗梢愿鶕?jù)無人機(jī)自帶的 GPS 估算地理位置。如果需要更高的絕對定位精度，利用其直觀便捷的界面即可快速添加控制點(diǎn)，參與空三計(jì)算，使結(jié)果達(dá)到厘米級的精度。 ? 生成正射校正及鑲嵌結(jié)果 ： 生 成所有影像的正射校正結(jié)果，并自動(dòng)鑲嵌及勻色，將測區(qū)內(nèi)所有數(shù)據(jù)拼接為一個(gè)大的影像，糾正了所有視角的扭曲，結(jié)果看起來像衛(wèi)片一樣。結(jié)果具有地理參考，可以用任何專業(yè)的 GIS 和 RS軟件進(jìn)行顯示。全自動(dòng)、一鍵操作，不需要人為交互。 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 31 ? 自動(dòng)生成 Google 瓦片 ： 自動(dòng)將 DOM進(jìn)行切片，生成 PNG 瓦片文件和 KML文件， 直接使用 Google Earth 即可瀏覽成果。 ? 自動(dòng)生成帶紋理的三維模型 ： 自動(dòng)生成帶有紋理信息的三維模型，方便進(jìn)行三維景觀制作。 ? 完善的工作流 ： 將 原始 影像變?yōu)槿魏螌I(yè)的 GIS 和 RS 軟件都可以讀 取的 DOM和 DEM 數(shù)據(jù)。 生成 產(chǎn)品 Hoviewpro 軟件分為 2D 和 3D 模塊，其對應(yīng)的中間輸出及生成產(chǎn)品見下表。 Hoviewpro 2D： 生成 DOM 和 Google Map 瓦片 。 Hoviewpro 3D：生成 DOM、 Google Map 瓦片、 DEM、點(diǎn)云、三維模型和空三參數(shù)。 本技術(shù)方案中僅裝載 Hoviewpro 2D 軟件模塊， Hoviewpro 3D 模塊用戶可按需選配。 Hoviewpro 2D Hoviewpro 3D 無人機(jī)優(yōu)化的空三和區(qū)域網(wǎng)平差 √ √ 點(diǎn)云加密 √ √ 地面控 制點(diǎn)編輯 √ √ 支持多波段（ RGB、近紅外、熱紅外） √ √ 自動(dòng)生成精度報(bào)告 √ √ 快速處理模式 √ √ 鑲嵌編輯工具 √ √ 測量工具 √ √ 正射鑲嵌（ GeoTIFF） √ √ Google Map 瓦片（ PNG,KML） √ √ DEM（ GeoTIFF， TXT） √ 點(diǎn)云（ PLY， TXT） √ 三維模型（ OBJ） √ 空三、區(qū)域網(wǎng)平差和相機(jī)參數(shù) √ 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 32 （五） 車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng) 方案 1 功能與組成 車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng) 由運(yùn)輸裝載車輛、備附件 、 工具 和車載發(fā)電機(jī) 等組成，能保證 海事無人機(jī) 實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)要求以及公路和越野運(yùn)輸要求 。車輛裝載除保證運(yùn)輸?shù)男枰?，還 保障車載工作的需要。