[发明专利]无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法

权利要求书

1.无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法，包括利用无人机沿电力线进行单航带倾斜摄影，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤一，利用无人机差分GPS数据对电力线走廊的倾斜影像进行空三匹配平差，从而得到每幅影像精确的内外方位元素，然后经过密集匹配生成密集点云，对生成的密集点云构建不规则三角网，从而恢复出电力线走廊整个区域的地表三维模型；

步骤二，基于铅垂线与核线约束确定电力线悬挂点在其相邻影像中的同名像点，利用空间前方交会计算电力线悬挂点的三维坐标；所述的步骤二，基于铅垂线辅助的电力线悬挂点坐标量测方法主要步骤为：

S1，在悬挂点未被绝缘子遮挡的图像中量测其像点坐标；

S2，通过影像内外方位元素确定同一悬挂点在被遮挡影像上的同名核线；

S3，在悬挂点被绝缘子遮挡的图像中，利用垂线辅助确定悬挂点所在的铅垂线；

S4，计算同名核线与铅垂线的交点，确定被绝缘子遮挡的悬挂点像点坐标；

S5，量测同一悬挂点在多张影像上的像点坐标，利用多片前方交会方法确定悬挂点三维坐标；

步骤三，通过电力线两端的悬挂点三维坐标确定电力线所在的铅锤面，基于铅垂面约束计算电力线上点的空间位置；

步骤四，利用悬链方程实现完整空间电力线拟合；

步骤五，利用空间缓冲区进行障碍物测距分析。

2.根据权利要求1所述的无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法，其特征在于：所述的步骤二，具体是：

设像底点在像平面中的坐标为(x_d,y_d)，悬挂点所在物方铅垂线上的任一点在像平面中的坐标为(x_p,y_p)，则铅垂线在影像中的投影数学方程为：

利用基于共面条件方程确定被绝缘子遮挡的悬挂点所在的核线，该核线的数学方程式简写为：

y＝(A/B)x+(C/B)f                         (2)

联合式(1)和(2)，确定被绝缘子遮挡的悬挂点在对应影像上的像点坐标；

利用内外方位元素，找到塔杆对应的序列影像，对这些影像利用铅垂线辅助确定悬挂同名点，得到悬挂点的多个同名像点坐标后，利用多片前方交会法计算悬挂点的三维坐标。

3.根据权利要求1所述的无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法，其特征在于：所述的步骤三，基于铅垂面约束的电力线点空间位置的确定方法是，根据电力线两端悬挂点的三维坐标确定电力线所在的铅垂面，对于影像中电力线上的任一个像点，确定一束经过摄影中心与该像点的空间光线，电力线必定位于两端悬挂点所确定的铅垂面内，该束空间光线与铅垂面的交点即为该像点所对应的空间电力线点。

4.根据权利要求3所述的无人机单航带倾斜摄影电力线障碍物巡检方法，其特征在于：所述的步骤三，基于铅垂面约束的电力线点空间位置的具体计算方法为，

设电力线两端悬挂点AB坐标分别为(X₁,Y₁,Z₁)、(X₂,Y₂,Z₂)，则铅垂面W的方程为：

Mx+Ny+L＝0                        (3)

其中，M＝Y₂-Y₁；N＝X₁-X₂；L＝(X₂-X₁)Y₁-(Y₂-Y₁)X₁；

对影像上任一电力线点p，都有一条经摄影中心S与p点的光束，设p在影像上的像点坐标为(x,y)，则该光束表达为：

其中，λ为比例系数，R为该影像旋转矩阵，f为影像焦距，(X_S,Y_S,Z_S)为影像在摄影瞬间的空间位置；

联合式(3)与式(4)，得像点p对应的电力线空间点P的三维坐标(X,Y,Z)，即空间电力线点的三维位置。