Research on High Accuracy Integration of Drone Aerial Photos and Maps using Onboard RTK-GNSS

机载RTK-GNSS无人机航拍照片与地图高精度融合研究

基本信息

批准号：
20K04725
负责人：
杉田暁
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04725/
关键词：
ドローン・ＵＡＶＲＴＫ‐ＧＮＳＳＳｆＭ／ＭＶＳ高解像度リモートセンシング地理情報システム（ＧＩＳ）ドローン・UAV RTK-GNSS SfM/MVS 地理情報システム（GIS）航空写真測量ドローンＧＮＳＳＲＴＫ

项目摘要

2022年度は、一般的なカメラ搭載小型ドローンを用いて、GCP（Ground Control Point）を使わず、機体に搭載したRTK-GNSS（Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System）による衛星精密測位により写真に位置情報を付与し、SfM/MVS（Structure from Motion/Multi View Stereo）技術を用いて作成する写真地図の誤差低減を目的とした研究を行った。特に以下の2点についての検証を実施した。（1）ホバリング精度の検証：本研究で新たに開発したドローン飛行・空撮手法である「ACP（Aerial Control Photo）法」では、SfM/MVS処理の際に用いる写真の一部（ACP）に精密位置情報を付与する。ACPを撮影するタイミングでドローンは誤差低減のためにホバリング静止するが、このホバリングの精度は、成果物としての写真地図の精度に大きく影響すると考えられる。この精度を検証したところ、概ね水平で40から50cm程度、鉛直で30から40cm程度であった。（2）写真地図精度のACP数依存性の検証：SfM/MVS処理により成果物としての写真地図を作成する場合に、写真地図の精度がACPの数に依存しているかを検証した。264枚の空撮写真に対して、ACPを48枚使用した場合、36、24、12、6枚使用した場合でそれぞれ写真地図の精度を検証したところ、明確な依存性はないことが確認できた。ACP法により作成した写真地図の精度は、水平方向で1m程度、鉛直方向で1.3m程度となっているため、誤差の要因は他にもあると考えられる。現在検討している要因は、（A）アンテナ位相中心とカメラ撮像素子中心の相対位置補正、（B）レンズの歪み補正、（C）ACP推定アルゴリズムのさらなる高精度化、である。

2022年，我们将使用配备摄像头的通用小型无人机，通过安装在飞机上的RTK-GNSS（实时动态全球导航卫星系统）进行精确的卫星定位来定位照片中的位置，而无需使用GCP（我们进行了研究，旨在通过添加信息来减少使用 SfM/MVS（运动/多视图立体结构）技术创建的照片地图中的错误。我们特别验证了以下两点。（1）悬停精度验证：在新开发的无人机飞行/航拍方法“ACP（Aerial Control Photo）方法”中，在SfM/MVS处理过程中使用的照片（ACP）的一部分添加精确的位置信息。拍摄 ACP 时，无人机仍然悬停以减少误差，但这种悬停的准确性被认为对生成的照片地图的准确性有重大影响。当我们验证这个精度时，水平方向约为 40 至 50 厘米，垂直方向约为 30 至 40 厘米。 (2)验证照片地图精度对ACP数量的依赖性：当通过SfM/MVS处理将照片地图创建为产品时，我们验证了照片地图的精度是否取决于ACP数量。当我们使用 48 个 ACP、36、24、12 和 6 个 ACP 拍摄 264 张航拍照片来验证照片地图的准确性时，我们确认不存在明显的依赖性。使用ACP方法创建的照片地图的精度在水平方向约为1 m，在垂直方向约为1.3 m，因此认为还有其他误差原因。目前正在考虑的因素有（A）天线相位中心与相机图像传感器中心相对位置的校正，（B）镜头畸变的校正，以及（C）进一步提高ACP估计算法的精度。