无人机遥感影像的处理与分析

第２３卷第４期２００８年８月遥感技术与应用ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＶ以．２３Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００８

无人机遥感影像获取及后续处理探讨

洪宇１’２，龚建华２，胡社荣１，黄明祥２

（１．中国矿业大学（北京），北京１０００８３；２．中国科学院遥感应用研究所，北京１０００８３）

摘要：作为卫星遥感和航空遥感的有益补充，无人机航空遥感系统获取遥感影像具有多种特性。通过４次无人机航拍试验，根据所荻取的遥感影像和飞行辅助数据，对航拍数据进行拼接。从航拍的

多个方面对飞行试验以及实验成果进行了质量评价。并提出了无人机应用于航拍时存在的问题及

一些改进方法。

关键词：无人机；遥感；试验；影像；质量评价

中图分类号：Ｐ２３１文献标志码：Ａ文章编号：１００４—０３２３（２００８）０４一０４６２一０５

引言

无人机遥感是遥感的发展趋势之一，无人机遥

感系统具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点，

是遥感数据获取的重要工具。随着技术的成熟和民

用领域的需求，无人机已经逐渐渗透到民用领域的

各个行业。近年来出现的性能各异的无人机，广泛应用于军用战场侦察和监视任务以及民用研究。按

用途可分为民用通信中继无人机、气象探测无人机、灾害监测无人机、农药喷洒无人机、地质勘测无人

机、地图测绘无人机、交通管制无人机和边境控制无

人机等‘“。

尽管已经应用于我国民用领域的各个行业，无

人机在民用特别是遥感领域的应用仍然处于起步阶

段，目前并没有形成一个成熟的产业。作为遥感平台，无人机遥感系统更可显示其独

特的优势：它成本低廉，能够低速、低空飞行，有利于遥感作业；并且机动灵活，能快速响应拍摄任务；可

以承担高风险或高科技的飞行任务。其缺点是对载

荷的体积重量有严格限制，对载荷的抗震性能也有

较高要求。费用低廉使得许多中小型用户也有能力支付，扩大了遥感的应用范围和用户群，具有广阔的

应用前景。

由于无人机携带的为非量测型相机，其本身与

量测型相机在拍摄方式和后期处理上都与传统的航空摄影测量有所不同［７］。针对这些特殊性，本文就

无人机遥感图像处理的常见问题及解决方法

无人机遥感技术作为一种高效、灵活的数据采集手段，被广泛应用于农业、测绘、环境保护等领域。在无人机遥感数据处理过程中，常会面临一些问题和挑战。本文将针对无人机遥感图像处理的常见问题进行探讨，并提出相应的解决方法。

一、图像质量问题及解决方法

1.1 噪声问题：由于无人机在飞行过程中可能遭受干扰，导致图像中出现噪声。这种噪声会影响图像的清晰度和准确性。

解决方法：可以通过图像降噪算法对图像进行处理，例如使用中值滤波或高斯滤波来减少噪声。此外，可以通过合理设置无人机的曝光时间和ISO等参数来减少图像噪声的产生。

1.2 几何畸变问题：由于无人机摄影设备的失真或地面高程不均匀，导致图像中出现几何畸变，影响图像的精度和准确性。

解决方法：可以使用几何校正算法对图像进行校正，例如使用多项式变换模型或地面控制点来消除几何畸变。此外，还可以通过细分地面分块处理的方法来提高图像的空间分辨率，减少几何畸变的影响。

二、图像分类问题及解决方法

2.1 特征提取问题：无人机遥感图像通常具有较高的空间分辨率和丰富的信息，但如何有效提取图像中的特征仍然是一个挑战。

解决方法：可以利用机器学习和深度学习等方法来提取图像的特征。例如，可以使用支持向量机（SVM）算法或卷积神经网络（CNN）算法训练分类模型，提取图像的纹理、形状和颜色等特征，从而实现图像的自动分类。 2.2 样本不平衡问题：在无人机遥感图像处理中，不同类别的样本数量可能存在不平衡的情况，导致分类结果的偏差和不准确性。

解决方法：可以采用样本均衡技术来解决样本不平衡问题，例如欠采样、过采样、SMOTE等方法。此外，还可以通过增加正样本的权重或使用集成学习的方法来提高分类模型对少数类别的识别能力。

三、图像配准问题及解决方法

3.1 图像匹配问题：在无人机遥感图像处理中，由于拍摄条件变化、地面变形等因素的影响，不同图像之间存在图像失配的问题，导致图像配准困难。

无人机低空遥感影像数据的获取与处理

摘要：在信息化时代，无人机低空遥感技术在各行业中的应用变得更为广泛，其中影像数据的获取以及处理更受企业人员的关注，在顺利获取数据，并对数据科学处理后，才有利于各类影像数据充分发挥价值作用。基于此，本文对无人机低空遥感影像数据的获取及处理，无人机低空遥感技术的优缺点进行分析，期望为从业人员带来一定有效建议。

关键词：处理；获取；影像数据；低空遥感；无人机

引言

在信息化时代，各类数据信息的获取、处理及分析运用变得更为重要。和测量的传统方式相比，无人机低空遥感技术的应用优势更为明显，无人机属于现代测量内一种重要补充手段，它有低空飞行这一能力，可以弥补普通卫星、航空测量的影像实际分辨率较低缺陷，提高影像数据的可用性。

1.

无人机低空遥感影像数据的获取

（一）影像数据采集过程

在获取影像数据时，具体的操作流程有：结合任务要求，合理安排无人机实际航行的路线，在空中控制的系统中，导入地面控制的系统内规划的数据。在无人机去执行任务时，则由地面的控制系统将其飞行的线路掌管起来，而在空中的控制系统内，会按照所预先导入实际数据，对无人机内成像的系统进行控制完成拍摄[1]；同时，在无人机中，搭载的各遥感传感器内，会存储拍摄的数据，无人机的平台会利用无线电，往地面的控制系统反馈其飞行的数据，便于操作人员掌控无人机实际飞行的状况，并在找到问题的时候尽快修正无人机实际飞行的状态；在最后，地面的工作人员应该根据接收状况、数据内容，合理调整飞行的计划，若有遗漏区域时，或有重点的拍摄地区时，需要尽快进行补拍的工作。在结束拍摄的任务后，应该以人为操作的形式，对无人机实际飞行进行控制，然后对其做好回收作业。

（二）遥感系统实际构成

在无人机实际遥感系统中，会有三大主要的组成部分：空中控制的系统。它需要为无人机的飞行提供有效平台，协助无人机将气流、风力等的影响顺利克服，使得无人机能保持水平飞行的状态，保障无人机在任务中能以更为稳定的一种姿态低空遥感[2]。而在无人机上，所安装的GPS接收天线，能使得操控人员对无人机实际位置随时掌握，并对其位置及时调整；地面控制的系统。它由地面控制、航迹规划、数据的接收显示三大子系统所构成，其作用是确保设备能按照所预先设计的线路飞行，并掌握无人机实际飞行的路线。此系统也属于接收影像数据的一个终端，可以利用数据的接收显示这一子系统，显示遥感获得的各种数据；数据后处理的系统。它的功能为处理无人机所采集的各种数据，它也主要分成数据预览、数据后处理的两大子系统，会有对应的工作站、处理软件所构成。

无人机遥感技术

1 前 言

由于无人机具有机动快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点,因此被作为一种理想的飞行平台广泛应用于军事和民用各个领域。尤其是进入二十一世纪以后,许多国家将无人机系统的研究、开发、应用置于优先发展的地位,体积小、重量轻、探测精度高的新型传感器的不断问世,也使无人机系统的用途迅速拓展。

“ＵＡＶＲＳ Ⅱ型无人机低空遥感监测系统”于2003年9月通过专家组鉴定。该系统主要由遥感数据获取系统以及遥感数据后处理系统组成。其中遥感数据获取系统按结构划分成为无人机机体、动力系统、飞行控制系统、无线电遥测遥控系统、遥感设备及其控制系统、地面监控中心控制系统。在多次飞行中,无人机遥感数据获取系统成功获取了高分辨率航空遥感影像,实现了航摄面积覆盖。

2 系统的技术优势

(1)机动快速的响应能力无人机系统运输便利、升空准备时间短、操作简单,可快速到达监测区域,机载高精度遥感设备可以在短时间内快速获取遥感监测结果。

(2)性能优异无人机可按预定飞行航线自主飞行、拍摄,航线控制精度高,飞行姿态平稳。飞行高度从50m至4000m,高度控制精度10m;速度范围从70km/h至160km/h,均可平稳飞行,适应不同的遥感任务。

(3)操作简单可靠飞行操作自动化、智能化程度高,操作简单,并有故障自动诊断及显示功能,便于掌握和培训;一旦遥控失灵或其他故障,飞机自动返航到起飞点上空,盘旋等待。若故障解除,则按地面人员控制继续飞行,否则自动开伞回收。

(4)高分辨率遥感影像数据获取能力无人机搭载的高精度数码成像设备,具备面积覆盖、垂直或倾斜成像的技术能力,获取图像的空间分辨率达到分米级,适于1∶1万或更大比例尺遥感应用的需求。

(5)使用成本低无人机系统的运营成本较低,飞行操作员的培训时间短,系统的存放、维护简便,还可免去了调机和停机的费用。

这套系统主要应用领域

它以无人驾驶飞行器为飞行平台、以高分辨率数字遥感设备为机载传感器、以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，具有快速、实时对地观测、调查监测能力，因此在土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害调查、海洋资源与环境监测、地形图更新等领域都将有广泛应用。