CN113936108B - 一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法和装置，该方法包括：步骤S1，利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息构建建筑物的粗略三维框架模型；步骤S2，根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像；步骤S3，将垂直拍摄的影像数据和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都完整的三维模型。

Description

一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法和装置

技术领域

本发明涉及无人机应用技术领域，特别是涉及一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法和装置。

背景技术

随着我国科技的迅猛发展，信息化与城镇化深度融合，数字城市向智慧城市建设转变，各行业对实景三维数据的需求非常旺盛。实景三维技术凭借着其直观、高效的优势逐渐成为城市地理信息数据表达的重要手段。三维模型数据和二维属性数据的结合，逐渐应用在智慧城市建设过程中，弥补了数字城市智慧规划的立体化需求，同时，实景三维模型广泛应用于智慧城市、城市规划、交通管理、数字公安、应急安防、防震减灾、国土资源、文物保护等各方面。

传统对建筑物建模的方法普遍采用3dsMax、Google Sketchup、Solidworks、CATIA等建模软件，基于CAD二维矢量图、影像数据或者手工拍摄的照片估算建筑物的轮廓和高度信息进行人工建模。

传统方法制作的模型外观美观，但精度较低，并且生产过程中需要大量的人工参与、制作周期较长，适合比较规则的建筑物建模。对于现成的建筑不规则立面进行逆向重建，要先获取尺寸和形状，再利用软件建模，工作量大、效率低、可行性差。

无人机倾斜摄影三维建模技术是国际地理信息领域近年来发展起来的、融合传统航空摄影技术和数字地面采集技术的一项高新技术。它克服了传统航摄技术只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载一台或多台传感器，从1个垂直角度和4个倾斜角度采集影像，更加真实地反映地物的实际情况，弥补了正射影像的不足，还能基于影像进行各种测量。倾斜摄影测量技术的出现，带动了三维建模技术及其应用的快速发展。为满足智慧城市快速发展所需的高效、精确的建筑物三维地理信息需求。利用无人机倾斜摄影技术对建筑物进行多角度拍摄，快速建立建筑物三维实景模型已成为解决这一问题的重要途径之一。

目前利用无人机倾斜摄影三维建模技术对建筑物建模主要是采用多镜头倾斜摄影三维建模，利用无人机的优势以及倾斜摄影技术，可以快速准确的对一片区进行实景建模，即通过在同一飞行平台上搭载多角度相机，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息，由这些倾斜影像通过软件处理即可生成三维模型。

但是，目前的技术仍存在如下缺点：倾斜摄影一般从空中视角对建筑物进行拍摄，顶部建模效果较好，而对于建筑立面和底部，由于数据采集过程中近地面存在障碍物遮挡导致拍摄到的地面影像不全，使得实景三维模型沿街立面及房檐屋角区域出现严重拉花，模糊、破洞、精度不高等现象，导致模型存在着可远观而不可近看，可浏览而不可查询的问题，这些问题都直接影响制约着倾斜三维实景模型更加广泛的应用。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法和装置，以实现针对建筑物立面精细建模的目的。

为达上述目的，本发明提出一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息构建建筑物的粗略三维框架模型；

步骤S2，根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像；

步骤S3，将垂直拍摄的影像数据和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都完整的三维模型。

优选地，步骤S1进一步包括：

步骤S100，根据建筑物的平面范围和高度，结合无人机参数进行无人机的航线规划，并在该无人机按照规划的航线航行时，进行空中拍摄；

步骤S101，对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，获取所述建筑物及周边环境的平面影像和高程信息；

步骤S102，根据所述建筑物及周边环境的平面影像，选择建筑物的外轮廓范围，并结合高程信息，构建建筑物的粗略三维框架模型。

优选地，在拍摄过程中，所述无人机拍摄影像时利用搭载的实时RTK记录每张影像数据的空间坐标信息，所述粗略三维框架模型具有每张影像数据的空间坐标信息。

优选地，于步骤S100，获取待建模的建筑物的平面范围和高度，根据获得的平面范围和高度，结合无人机搭载相机的焦距、楼顶的影像分辨率、相邻照片航向重叠度、相邻航线旁向重叠度等进行航线规划，当无人机根据规划的航线航行时，利用搭载的相机进行空中拍摄获得垂直拍摄的影像数据。

优选地，步骤S2进一步包括：

步骤S2进一步包括：

步骤S200，根据所述粗略三维框架模型提取所述建筑物的平面图，以建筑平面图按相机拍摄距离(H_q)的距离外扩建立建筑物缓冲区，在拐角处按圆弧处理，并根据重叠度要求确定无人机飞行过程中的拍摄间距以及航线间隔；

步骤S201，根据建筑物平面图外扩边界、拍摄间距、航线间隔以及粗略三维框架模型中得知的最低安全飞行高度和最高飞行高度，生成环绕建筑物立面的拍摄航线；

步骤S202，拍摄航线生成后，设定按等距或等时进行立面拍摄影像。

优选地，所述相机拍摄距离(H_q)，由所述无人机搭载相机的焦距、影像分辨率以及像元尺寸确定。

优选地，于步骤S201中，沿建筑平面图外扩边界生成水平方向拍摄路线，相机的角度为0°，和/或沿建筑平面图外扩边界生成纵向拍摄路线，相机的角度为0°。

优选地，在纵向拍摄过程中，还调整相机拍摄立面的角度为30°～60°进行补充拍摄。

优选地，于步骤S202中，当航行至直角转弯区域，拍摄直线转弧形、弧形中间及弧形转直线三处照片进行过渡。

为达到上述目的，本发明还提供一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建装置，包括：

初始模型构建单元，用于利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息，构建建筑物的粗略三维框架模型；

建筑立面航线规划单元，用于根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像；

融合处理单元，用于将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面完整的三维模型。

与现有技术相比，本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法及装置通过先利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息构建建筑物的粗略三维框架模型，然后根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像，最后将垂直拍摄的影像数据和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都完整的三维模型，实现了针对建筑物立面精细建模的目的。

附图说明

图1为本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法的步骤流程图；

图2a与图2b为本发明具体实施例中无人机垂直拍摄示意图；

图3为本发明具体实施例中典型建筑物平面图；

图4为本发明具体实施例中典型建筑立面拍摄路线(顶视图)；

图5为本发明具体实施例中典型建筑立面横向拍摄路线(侧视图，0°角)；

图6为本发明具体实施例中典型建筑立面纵向拍摄路线(侧视图，0°角)；

图7为本发明具体实施例中典型建筑立面纵向拍摄路线(侧视图，45°角)；

图8为本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建装置的架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息(最低安全高程和最高高程)，构建建筑物的粗略三维框架模型。

具体地，步骤S1进一步包括：

步骤S100，根据建筑物的平面范围和高度，结合无人机参数进行无人机的航线规划，并在该无人机按照规划的航线航行时，进行空中拍摄。

具体地，获取待建模的建筑物的平面范围和高度，根据获得的平面范围和高度，结合无人机搭载相机的焦距、楼顶的影像分辨率、相邻照片航向重叠度、相邻航线旁向重叠度等进行航线规划，并将航线规划文件导入无人机，使无人机根据规划的航线航行，并进行空中拍摄，如图2a及图2b所示。由于无人机的航线规划已是现有成熟技术，具体如何进行航线规划不属于本发明保护范围，在此不予赘述。

步骤S101，对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，获取所述建筑物的平面和高程信息。

在本发明具体实施例中，对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量数据处理，可以通过摄影测量处理软件，例如Pix4d、Contextcapture、Photoscan等软件，根据处理结果，获取建筑物及周边环境的平面和高程信息。

步骤S102，根据所述建筑物及周边的平面影像图，选择建筑物准确的外轮廓范围，并结合高程信息(最低安全高程和最高高程)，构建建筑物的粗略三维框架模型

在拍摄过程中，无人机拍摄影像时还利用搭载的实时RTK记录了每张照片的GPS信息(经纬度坐标、大地高)，因此，所述粗略三维框架模型还具有较为准确的空间坐标信息。

步骤S2，根据所述建筑物的粗略三维框架模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外扩边界线，根据建筑物的外扩边界线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄照片。

具体地，步骤S2进一步包括：

步骤S200，根据所述粗略三维框架模型提取所述建筑物的外轮廓线(或称平面图)，以建筑物的外轮廓线按相机拍摄距离H_q的外扩建立建筑物缓冲区，在拐角处按圆弧处理，并根据重叠度要求确定无人机飞行过程中的拍摄间距以及航线的间隔。

在本发明具体实施例中，根据所述建筑物的粗略三维框架模型提取建筑物的外轮廓线，一般可分为圆形、正多边形、矩形及不规则多边形等，如图3所示，所述建筑物缓冲区即图中外轮廓线到外层距离H_q的区域。

在本发明中，无人机距离建筑物立面的距离，即相机拍摄距离(H_q)，由相机的焦距、影像分辨率、像元尺寸而定，具体地，相机拍摄距离(H_q)与相机影像分辨率(GSD)、焦距(f)、像元尺寸(p)的关系如(式1)：

假设相机的视场角为(fov_x，fov_y)，照片覆盖建筑立面的范围为G_i，当i取x，y时，分别代表水平方向和垂直方向的覆盖范围G_x、G_y，，公式如下：

由于拍摄的照片必须满足一定的重叠度要求，在航线规划过程中，设定航向重叠度为o_x，旁向重叠度为o_y，对应为航向重叠长度为O_x，旁向重叠长度为O_y。航向(水平方向)相邻两个曝光点间隔为Δs，旁向(垂直方向)相邻航线之间高差为Δh，计算公式为：

即，根据Δs可确定无人机飞行过程中的拍摄间距，Δh则可用来确定两条航线的间隔。

步骤S201，根据建筑物平面图外扩边界、拍摄间距、航线间隔以及粗略三维框架模型中得知的最低安全飞行高度和最高飞行高度，生成环绕建筑物立面的拍摄航线。

第一种情况：建筑立面横向飞行路线

具体地，沿建筑轮廓线外扩边界生成水平方向拍摄路线，如图4所示。在拍摄过程中，由于正对着立面拍摄，相机的角度为0°。

第二种情况：建筑立面纵向飞行路线

具体地，沿建筑平面图外扩边界生成纵向拍摄路线，如图5所示。在拍摄过程中，由于正对着立面拍摄，相机的角度为0度。

对于建筑立面存在凹凸，如檐廊、阳台等部位，在前面两种拍摄方法后，可能还会存在盲区，需要进行补拍，即在纵向拍摄过程中，调整相机拍摄立面的角度为30°～60°进行补充拍摄，如图6所示。

步骤S202，在拍摄航线生成后，设定按等距或等时进行立面拍摄影像。

具体地，设定等时拍摄时，会根据设定的飞行速度ν和重叠距离(即航向重叠长度为O_x)来计算拍摄时间间隔Δt，即：Δt＝O_x/v

设定等距拍摄时，即按重叠距离(即航向重叠长度为O_x)作为拍摄距离间隔Δd。

对于直角转弯区域，需要考虑到后续空中三角测量的成功率，不管等时或等距拍摄，本发明在转角处需要拍摄三张照片进行过渡，即直线转弧形、弧形中间及弧形转直线三处，如图7所示。

步骤S3，将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都比较完整的三维模型。

具体地，将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据均导入倾斜摄影三维建模软件，如Contextcapture center、Smart3d等，设置每组照片相机参数(焦距等)；利用这些影像数据进行自由网平差(即特征点提取和影像匹配)，主要包括特征点提取、影像匹配等，计算影像之间的相互位置关系；如有像片控制点，将控制点导入软件，并在照片上刺点；再次进行像片控制点约束平差计算，获取每张照片的精确外方位元素，即完成了空中三角测量过程；模型构建，即先进行密集匹配，生成密集点云数据，再进行三角网构网，纹理映射等过程，生成实景三维模型，同时，实景三维模型采用LOD层次细节模型，按一定的格网间隔进行分块输出，包括常用的OSGB、OBJ、DAE等三维模型格式，由于上述过程均由现有的倾斜摄影三维建模软件完成，在此不予赘述。

图8为本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建装置的架构图。如图8所示，本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建装置，包括：

初始模型构建单元801，用于利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息(最低安全高程和最高高程)，构建建筑物的粗略三维框架模型。

具体地，初始模型构建单元801进一步包括：

航线规划模块801a，根据建筑物的平面范围和高度，结合无人机参数进行无人机的航线规划，并在该无人机按照规划的航线航行时，进行空中拍摄。

具体地，获取待建模的建筑物的平面范围和高度，根据获得的平面范围和高度，结合无人机搭载相机的焦距、楼顶的影像分辨率、相邻照片航向重叠度、相邻航线旁向重叠度等进行航线规划，并将航线规划文件导入无人机，使无人机根据规划的航线航行，并进行空中拍摄。

摄影测量处理模块801b，用于对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，获取所述建筑物的平面和高程信息。

在本发明具体实施例中，对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，可以通过摄影测量处理软件，例如Pix4d、Contextcapture、Photoscan等软件，根据处理结果，获取建筑物的平面和高程信息。

建模模块801c，用于根据所述建筑物的平面信息选择建筑物的外轮廓范围，并结合高程信息(最低安全高程和最高高程)，构建建筑物的粗略三维框架模型

优选地，在拍摄过程中，无人机拍摄影像时还利用搭载的实时RTK记录了每张照片的GPS信息(经纬度坐标、大地高)，因此，所述粗略三维框架模型还具有较为准确的空间坐标信息。

建筑立面航线规划单元802，用于根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄照片。

具体地，建筑立面航线规划单元802进一步包括：

外轮廓线建立模块802a，用于根据所述粗略三维框架模型提取所述建筑物的外轮廓线(或称平面图)，以建筑平面图按相机拍摄距离H_q外扩建立缓冲区，在拐角处按圆弧处理，并根据重叠度要求确定无人机飞行过程中的拍摄间距以及航线的间隔。

在本发明具体实施例中，根据所述建筑物的粗略三维框架模型，提取建筑物的平面图，一般可分为圆形、正多边形、矩形及不规则多边形等。

在本发明中，无人机距离建筑物立面的距离，即相机拍摄距离(H_q)，由相机的焦距、影像分辨率、像元尺寸而定，具体地，相机拍摄距离(H_q)与相机影像分辨率(GSD)、焦距(f)、像元尺寸(p)的关系如(式1)：

假设相机的视场角为(fov_x，fov_y)，照片覆盖建筑立面的范围为G_i，当i取x，y时，分别代表水平方向和垂直方向的覆盖范围G_x、G_y,，公式如下：

由于拍摄的照片必须满足一定的重叠度要求，在航线规划过程中，设定航向(垂直方向)重叠度为o_y，旁向(水平方向)重叠度为o_x，对应为航向重叠长度为O_y，旁向重叠长度为O_x。航向(垂直方向)相邻两个曝光点间隔为Δs，旁向(水平方向)相邻航线之间高差为Δh，即：

即，根据Δs可确定无人机飞行过程中的拍摄间距，Δh则可用来确定两条航线的间隔。

拍摄航线生成模块802b，用于根据建筑物平面图外扩边界、拍摄间距、航线间隔以及从粗略三维框架模型中获得的最低安全飞行高度和最高飞行高度，生成环绕建筑物立面的拍摄航线。

第一种情况：建筑立面横向飞行路线

具体地，沿建筑平面图外扩边界生成横向拍摄路线，如图4所示。在拍摄过程中，由于正对着立面拍摄，相机的角度为0°。

第二种情况：建筑立面纵向飞行路线

具体地，沿建筑平面图外扩边界生成纵向拍摄路线，如图5所示。在拍摄过程中，由于正对着立面拍摄，相机的角度为0度。

对于建筑立面存在凹凸，如檐廊、阳台等部位，在前面两种拍摄方法后，可能还会存在盲区，需要进行补拍，即在纵向拍摄过程中，调整相机拍摄立面的角度为30°～60°进行补充拍摄，如图6所示。

立面拍摄照片获取模块802c，用于在拍摄航线生成后，设定按等距或等时进行立面拍摄影像。

设定等时拍摄时，会根据设定的飞行速度和重叠度来计算拍摄时间间隔。设定等距拍摄时，会根据设定的飞行速度和重叠度来计算拍摄距离间隔。

对于直角转弯区域，需要考虑到后续空中三角测量的成功率，不管等时或等距拍摄，本发明在转角处需要拍摄三张照片进行过渡，即直线转弧形、弧形中间及弧形转直线三处，如图7所示：

融合处理单元803，用于将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都比较完整的三维模型。

具体地，融合处理单元803将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据均导入倾斜摄影三维建模软件，如Contextcapture center、Smart3d等，设置每组照片相机参数(焦距等)；利用这些影像数据进行自由网平差，主要包括特征点提取、影像匹配等，计算影像之间的相互位置关系；如有控制点，将控制点导入软件，并在照片上刺点；再次进行控制点约束平差计算，获取每张照片的精确外方位元素，即完成了空中三角测量过程；模型构建，先进行密集匹配，生成密集点云数据，再进行三角网构网，纹理映射等过程，生成实景三维模型，同时，实景三维模型采用LOD层次细节模型，按一定的格网间隔进行分块输出，包括常用的OSGB、OBJ、DAE等三维模型格式。

综上所述，本发明一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法及装置通过先利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息构建建筑物的粗略三维框架模型，然后根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像，最后将垂直拍摄的影像数据和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都完整的三维模型，实现了针对建筑物立面精细建模的目的。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (8)

1.一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息构建建筑物的粗略三维框架模型；

其中，步骤S1进一步包括：

步骤S100，根据建筑物的平面范围和高度，结合无人机参数进行无人机的航线规划，并在该无人机按照规划的航线航行时，进行空中拍摄；

步骤S101，对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，获取所述建筑物及周边环境的平面影像和高程信息；

步骤S102，根据所述建筑物及周边环境的平面影像，选择建筑物的外轮廓范围，并结合高程信息，构建建筑物的粗略三维框架模型；

步骤S2，根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像；

其中，步骤S2进一步包括：

步骤S200，根据所述粗略三维框架模型提取所述建筑物的平面图，以建筑平面图按相机拍摄距离H_q的距离外扩建立建筑物缓冲区，在拐角处按圆弧处理，并根据重叠度要求确定无人机飞行过程中的拍摄间距以及航线间隔；

步骤S201，根据建筑物平面图外扩边界、拍摄间距、航线间隔以及粗略三维框架模型中得知的最低安全飞行高度和最高飞行高度，生成环绕建筑物立面的拍摄航线；

步骤S202，拍摄航线生成后，设定按等距或等时进行立面拍摄影像；

步骤S3，将垂直拍摄的影像数据和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面都完整的三维模型。

2.如权利要求1所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：在拍摄过程中，所述无人机拍摄影像时利用搭载的实时RTK记录每张影像数据的空间坐标信息，所述粗略三维框架模型具有每张影像数据的空间坐标信息。

3.如权利要求2所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：于步骤S100，获取待建模的建筑物的平面范围和高度，根据获得的平面范围和高度，结合无人机搭载相机的焦距、楼顶的影像分辨率、相邻照片航向重叠度、相邻航线旁向重叠度进行航线规划，当无人机根据规划的航线航行时，利用搭载的相机进行空中拍摄获得垂直拍摄的影像数据。

4.如权利要求1所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：所述相机拍摄距离(H_q)，由所述无人机搭载相机的焦距、影像分辨率以及像元尺寸确定。

5.如权利要求4所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：于步骤S201中，沿建筑平面图外扩边界生成水平方向拍摄路线，相机的角度为0°，和/或沿建筑平面图外扩边界生成纵向拍摄路线，相机的角度为0°。

6.如权利要求4所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：在纵向拍摄过程中，调整相机拍摄立面的角度为30°～60°进行补充拍摄。

7.如权利要求4所述的一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建方法，其特征在于：于步骤S202中，当航行至直角转弯区域，拍摄直线转弧形、弧形中间及弧形转直线三处照片进行过渡。

8.一种针对建筑立面精细建模的无人机拍摄及重建装置，包括：

初始模型构建单元，用于利用无人机搭载的相机从空中垂直向下拍摄建筑物影像，经摄影测量处理后，获取建筑物的平面和高程信息，选择建筑物的外轮廓范围，结合高程信息，构建建筑物的粗略三维框架模型；

其中，初始模型构建单元进一步包括：

航线规划模块，用于根据建筑物的平面范围和高度，结合无人机参数进行无人机的航线规划，并在该无人机按照规划的航线航行时，进行空中拍摄；

摄影测量处理模块，用于对无人机垂直拍摄的影像数据进行摄影测量处理，获取所述建筑物及周边环境的平面影像和高程信息；

建模模块，用于根据所述建筑物及周边环境的平面影像，选择建筑物的外轮廓范围，并结合高程信息，构建建筑物的粗略三维框架模型；

建筑立面航线规划单元，用于根据所述建筑物的粗略模型提取建筑物的平面图，并建立建筑平面图外扩边界得到建筑物的外轮廓线，根据建筑物的外轮廓线，生成建筑立面横向或纵向的无人机飞行路径，获得根据该无人机飞行路径航行采集的立面拍摄影像；

其中，建筑立面航线规划单元进一步包括：

外轮廓线建立模块，用于根据所述粗略三维框架模型提取所述建筑物的平面图，以建筑平面图按相机拍摄距离H_q的距离外扩建立建筑物缓冲区，在拐角处按圆弧处理，并根据重叠度要求确定无人机飞行过程中的拍摄间距以及航线间隔；

拍摄航线生成模块，用于根据建筑物平面图外扩边界、拍摄间距、航线间隔以及粗略三维框架模型中得知的最低安全飞行高度和最高飞行高度，生成环绕建筑物立面的拍摄航线；

立面拍摄照片获取模块，用于拍摄航线生成后，设定按等距或等时进行立面拍摄影像；

融合处理单元，用于将垂直拍摄的影像和建筑立面拍摄的影像数据进行融合空中三角测量，构建建筑物的顶部和立面完整的三维模型。