[发明专利]一种基于无人机的高精度变形巡测技术方法在审

专利信息
申请号: 201811391829.3 申请日: 2018-11-21
公开(公告)号: CN109297428A 公开(公告)日: 2019-02-01
发明(设计)人: 陈明祥;李明鹏 申请(专利权)人: 武汉珈鹰智能科技有限公司
主分类号: G01B11/16 分类号: G01B11/16
代理公司: 上海精晟知识产权代理有限公司 31253 代理人: 冯子玲
地址: 430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区*** 国省代码: 湖北;42
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摘要: 发明涉及工程变形监测技术领域,尤其是一种基于无人机的高精度变形巡测技术方法,包括布设编码点、无人机搭载高清相机、无人机影像采集、影像预处理、筛选编码点、解码编码标志点和定位编码标志点几个步骤,本发明将无人机移动摄影测量与编码点技术相结合,既能体现移动摄影测量的低成本、高效性和灵活性,又具有较高的测量精度,能够同时满足大型工程变形监测的经济性、高效性和精确性。
搜索关键词: 编码点 摄影测量 标志点 高效性 变形 工程变形监测 影像预处理 变形监测 大型工程 定位编码 高清相机 解码编码 影像采集 布设 低成本 移动 测量 筛选
【主权项】:
1.一种基于无人机的高精度变形巡测技术方法,其特征在于,包括如下步骤;S1:布设编码点,在需要检测的工程渠道上进行编码布设,以边坡变形监测为例,长边坡变形可以在力学上近似为平面应变问题,根据这个特点,在待巡测的坡面与垂直水流方向的横截面的交线上依次布设编码点,形成一个编码条带,两个编码条带构成一个巡测域,一个巡测域中还要放置一个定向靶和多个基准尺,采用定向靶来建立局部坐标系,采用基准尺提供精确的长度基准,基准尺可在测量前任意摆放或事先固定于边坡上,如图2所示;S2:无人机搭载高清相机,在无人机上安装高清相机,其分辨率一定要满足拍摄要求,并设置高清相机的保护结构,避免无人机在飞行过程中高清相机受到掉落物体或撞击的损环;S3:无人机影像采集,在对巡测域布设好编码点图板、基准尺、定向靶之后,利用高精度定位无人机搭载工业高清相机对巡测区域进行高质量的影像采集;S4:影像预处理,影像预处理包括影像灰度化、二值化、开运算、高斯滤波处理、特征边缘检测,其中高斯滤波是一种线性平滑滤波,能够有效消除高斯噪声,对其它噪声也有较好的抑止作用,使用高斯滤波能有效减少噪声对图像特征的干扰,特征的边缘是图像中灰度变化不连续的部分,利用灰度值的一阶导数极大值或二阶导数零点可检测边缘;S5:筛选编码点,经过图像预处理最后得到的边缘使用最小二乘法进行椭圆拟合,并以椭圆作为候选编码点。S6:解码编码标志点,在实际中,渠道边坡存在着一定的倾斜角度,地面编码标志点在经过相机镜头成像之后会产生投影变形,圆形的编码标志点可能会成为椭圆,因此,针对渠道边坡上编码点可能出现的较大投影变形,所以需要对检测到的编码标志点进行标准化处理,标准化是把经过投影变形后的椭圆图像重构为标准的圆形图像,编码标志区的标准化是后续编码识别的关键,标准化后对编码标志进行快速识别,获得编码标志对应的唯一编码数。S7:定位编码标志点,使用椭圆拟合法利用边缘像素的位置信息通过拟合椭圆方程确定标志图像中心,为避免错误的边缘像素降低定位精度,在椭圆拟合后计算每个边缘像素的误差,剔除误差较大的像素,再利用剩余像素进行二次拟合,如此迭代进行,直至所有像素的误差均小于给定阈值,对得到的编码点经过多视影像匹配、光束法平差、空三交互、点云生成,得到编码点高精度三维坐标,从而为边坡变形巡测提供数据资料。
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