CN105511486A - 一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***，包括标定选取模块、主控制模块、空间立体像对模块、立体空间模型量测模块和诊断模块；标定选取模块标定飞行轨迹，选取外业控制点；主控制模块控制无人机按照飞行轨迹飞行，并控制无人机采集照片空间位置信息，空间立体像对模块根据外业控制点和照片空间位置信息创建电力弧垂的空间立体像对；立体空间模型量测模块在空间立体像对内识别电力弧垂同名点，并建立电力弧垂立体空间模型；诊断模块根据立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。采用无人机采集连续的航拍照片，在异航带照片中构建识别的立体像队序列，进行空间交会测量，从而完成整个线路的弧垂精确量测。

Description

一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***
技术领域
本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***。
背景技术
现有技术中，电力弧垂的测量方法主要有两种：档端角度法观测弧垂和激光雷达量测，档端角度法采用经纬仪，利用几何原理，由人工在电力塔上进行切线量测，计算出最低线位置和高度；激光雷达量测利用直升机搭载进行密集点云扫描和矢量提取工作，提取出电力弧垂的空间位置。上述两种方式都具有比较明显的缺点，档端角度法观测弧垂，人工检测速度慢，效率低，只能测最低弧垂点，精度到米级，精度较差，往往出现误判；激光雷达量测，设备昂贵，成本高，数据处理量大，效率较低，精度到厘米级。由此可知，上述两种方式都无法兼顾测量的精度、成本和效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
依据本发明的一个方面，提供了一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，包括：
步骤1：根据待测区域内的杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹选取外业控制点；
步骤2：控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，同时拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；
步骤3：根据所述外业控制点和照片空间位置信息创建待测区域内电力弧垂的空间立体像对；
步骤4：在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂立体空间模型；
步骤5：根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
依据本发明的另一个方面，提供了一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，包括标定选取模块、主控制模块、空间立体像对模块、立体空间模型量测模块和诊断模块。
其中，所述标定选取模块用于接收外部输入的待测区域内杆塔位置，根据杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹自动选取外业控制点；所述主控制模块用于控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，并控制无人机拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；所述空间立体像对模块用于根据所述外业控制点和照片空间位置信息恢复待测区域内电力弧垂的空间立体像对；所述立体空间模型量测模块用于在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，并根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂的立体空间模型；所述诊断模块用于根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
本发明的有益效果是：本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***，采用无人机采集连续的航拍照片，利用摄影测量原理，在异航带照片中构建识别的立体像队序列，进行空间交会测量，从而完成整个线路的弧垂精确量测，获取数据快，数据预处理时间短，采集效率高，单次可测绘距离较长，测量结果精确，并且作业人员安全，作业成本较低，非常适合电力行业检测推广使用。
附图说明
图1为本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法流程图；
图2为本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法原理图；
图3为本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一、一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，下面将结合附图1对本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法进行详细描述。
如图1所示，一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法流程图，包括：
步骤1：根据待测区域内的杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹选取外业控制点；
步骤2：控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，同时拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；
步骤3：根据所述外业控制点和照片空间位置信息创建待测区域内电力弧垂的空间立体像对；
步骤4：在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂立体空间模型；
步骤5：根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
本实施例中，所述步骤1中，所述外业控制点的选取方式为：在待测区域内，在所述飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点。通过在所述飞行轨迹两端标定构架航线，可以在所述飞行轨迹两端起到高程控制点的作用，通过所述构架航线并结合外业控制点，可以纠正无人机拍摄时的坐标***漂移误差，在保证精度的机场上，尽量减少外业工作量。在实际中，我们也可在所述飞行轨迹两端标定两条与所述飞行轨迹垂直且相互平行的构架航线，并根据所述构架航线在所述飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点，这样使得检测精度更加准确。
如图2所示，在实际中，标定飞行轨迹时，我们通常选取距离待测电力弧垂两侧约50米，距离地面约200-280米进行标定，如图2中，两侧为无人机的飞行轨迹，根据所述飞行轨迹选取的无人机拍摄点P01、P02和P10、P20，中间的为待测电力弧垂，且在所述空间立体像对中识别出待测电力弧垂上的电力弧垂同名点L01、L02、L03和L03，这样一方面可以清晰的获取待测电力弧垂的照片空间位置信息，并进行后续空间立体像对的恢复和电力弧垂立体空间模型的建立，另一方面也可以确保无人机不至于离待测电力弧垂太近而产生安全隐患，同时保证无人机与地面保持一定的高度，确保无人机飞行安全。
本实施例中，所述步骤1中，还根据待测区域内杆塔的平均间距设定拍照周期。无人机根据所述拍照周期在待测区域内对电力弧垂进行拍照，获取其照片空间位置信息，以保证对待测的电力弧垂进行全覆盖拍照，不会出现部分遗漏的情况，从而保证后续检测结果准确无遗漏。
优选地，无人机获取的电力弧垂的照片中，间隔一个拍照周期的相邻两张照片的航向重叠度及航带间重叠度均保持在60％-80％。通过上述方式，可以在保证检测结果清晰的情况下，又不会由于拍摄照片过于密集导致数据冗余，占用更多的存储空间，同时加大了***处理的数据量，影响***运行的效率。
本实施例中，所述步骤3中，根据所述外业控制点和照片空间位置信息，结合无人机每次拍照时的空间位置和姿态，利用空间三角测量加密处理得到待测区域内电力弧垂的空间立体像对。通过对有限的外业控制点和照片空间位置信息进行加密，可以求得电力弧垂的高程和地面位置，有效解决了现有技术中通过人工的方式进行检测的缺点，检测效率较高，检测结果较准确。
本实施例中，所述步骤4中，利用前向交会法，根据所述电力弧垂同名点所在异步影像建立电力弧垂立体空间模型。通过检测待测电力弧垂两侧的电力弧垂同名点，并利用前向交会法可以求得对应的电力弧垂上点的空间坐标，针对不同的电力弧垂同名点重复上述步骤，即可建立电力弧垂立体空间模型。
本实施例中，所述步骤5中根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点的具体实现为：根据所述电力弧垂立体空间模型自动读取电力弧垂上每一点和与其垂直方向对应的地面之间的高度差，并将两者的高度差与设定的高度差阈值比较，如果两者的高度差小于设定的高度差阈值，则该点为危险点，并根据电力弧垂上危险点生成检测报告。这里，需要指出的是，由于杆塔通常设置在野外丘陵地带，地面凹凸不平，因此，不能按照通常检测电力弧垂的最低点与地面之间的距离的方式进行检测，而是需要对电力弧垂上的每一点和与其垂直方向对应的地面之间的高度差进行检测，这样方可确保电力弧垂上的危险点不被漏掉，使得检测结果准确无遗漏。另外，在电力弧垂立体空间模型中，我们通过分别读取电力弧垂上的每一点和与其垂直方向对应的地面之间的距离，并求得两者的差值来计算两者的高度差。
本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，检测效率较高，作业人员无需冒险作业，满足了长距离测绘要求，单台次循线30公里，单次可测绘8-10公里，且两精度较高，高程精度在0.5米之内，可连续全线测量，作业误差较小，平均误差为0.15米，作业成本较低。
实施例二、一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，下面将结合附图3对本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***进行详细描述。
如图3所示，一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***结构示意图，包括包括标定选取模块、主控制模块、空间立体像对模块、立体空间模型量测模块和诊断模块。
其中，所述标定选取模块用于接收外部输入的待测区域内杆塔位置，根据杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹自动选取外业控制点；所述主控制模块用于控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，并控制无人机拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；所述空间立体像对模块用于根据所述外业控制点和照片空间位置信息恢复待测区域内电力弧垂的空间立体像对；所述立体空间模型量测模块用于在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，并根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂的立体空间模型；所述诊断模块用于根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
本实施例中，所述标定选取模块还用于根据所述构架航线在所述飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点。通过航线内的外业控制点，可以控制无人机拍摄时的坐标***漂移误差，在保证精度的基础上，尽量减少外业工作量。在实际中，我们也可在所述飞行轨迹两端标定两条与所述飞行轨迹垂直且相互平行的构架航线，并根据所述构架航线在所述飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点，这样使得检测精度更加准确。
这里需要指出的是，所述标定选取模块还用于根据待测区域内杆塔的平均间距设定拍照周期。无人机根据所述拍照周期在待测区域内对电力弧垂进行拍照，获取其照片空间位置信息，以保证对待测的电力弧垂进行全覆盖拍照，不会出现部分遗漏的情况，从而保证后续检测结果准确无遗漏。
优选地，无人机获取的电力弧垂的照片中，间隔一个拍照周期的相邻两张照片的航向重叠度及航带间重叠度均保持在60％-80％。这样可以保证在检测结果清晰的情况下，又不会由于拍摄照片过于密集导致数据冗余，占用更多的存储空间，同时加大了***处理的数据量，影响***运行的效率。
本实施例中，所述空间立体像对模块根据所述外业控制点和照片空间位置信息，结合无人机每次拍照时的空间位置和姿态，利用空间三角测量加密处理得到待测区域内电力弧垂的空间立体像对。通过对有限的外业控制点和照片空间位置信息进行加密，可以求得电力弧垂的高程和地面位置，有效解决了现有技术中通过人工的方式进行检测的缺点，检测效率较高，检测结果较准确。
本实施例中，所述立体空间模型量测模块利用前向交会法，并根据所述电力弧垂同名点所在异步影像建立电力弧垂立体空间模型。通过检测待测电力弧垂两侧的电力弧垂同名点，并利用前向交会法可以求得对应的电力弧垂上点的空间坐标，针对不同的电力弧垂同名点重复上述步骤，即可建立电力弧垂立体空间模型。
本实施例中，所述诊断模块根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点的具体实现为：根据所述电力弧垂立体空间模型自动读取电力弧垂上每一点和与其垂直方向对应的地面之间的高度差，并将两者的高度差与设定的高度差阈值比较，如果两者的高度差小于设定的高度差阈值，则该点为危险点，并根据电力弧垂上危险点生成检测报告。
本发明的一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法及***，采用无人机采集连续的航拍照片，利用摄影测量原理，在异航带照片中构建识别的立体像队序列，进行空间交会测量，从而完成整个线路的弧垂精确量测，获取数据快，数据预处理时间短，采集效率高，单次可测绘距离较长，测量结果精确，并且作业人员安全，作业成本较低，非常适合电力行业检测推广使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于,包括：
步骤1：根据待测区域内的杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹选取外业控制点；
步骤2：控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，同时拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；
步骤3：根据所述外业控制点和照片空间位置信息创建待测区域内电力弧垂的空间立体像对；
步骤4：在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂立体空间模型；
步骤5：根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
2.根据权利要求1所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于：所述步骤1中，所述外业控制点的选取方式为：在待测区域内，在飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点。
3.根据权利要求1所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于：所述步骤1中，还根据待测区域内杆塔的平均间距设定拍照周期，且间隔一个拍照周期的相邻两张照片的航向重叠度及航带间重叠度均保持在60％-80％。
4.根据权利要求1所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于：所述步骤3中，根据所述外业控制点和照片空间位置信息，结合无人机每次拍照时的空间位置和姿态，利用空间三角测量加密处理得到待测区域内电力弧垂的空间立体像对。
5.根据权利要求1所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于：所述步骤4中，利用前向交会法，根据所述电力弧垂同名点所在异步影像建立电力弧垂立体空间模型。
6.根据权利要求1所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测方法，其特征在于：所述步骤5中，根据所述电力弧垂立体空间模型自动读取电力弧垂上每一点和与其垂直方向对应的地面之间的高度差，并将两者的高度差与设定的高度差阈值比较，如果两者的高度差小于设定的高度差阈值，则该点为危险点。
7.一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，其特征在于：包括标定选取模块、主控制模块、空间立体像对模块、立体空间模型量测模块和诊断模块；
所述标定选取模块用于接收外部输入的待测区域内杆塔位置，根据杆塔位置标定两条相互平行的飞行轨迹，并根据所述飞行轨迹自动选取外业控制点；
所述主控制模块用于控制无人机按照所述飞行轨迹飞行，并控制无人机拍照采集待测区域内电力弧垂的照片空间位置信息，以及每张照片对应的无人机拍照的空间位置和飞行姿态；
所述空间立体像对模块用于根据所述外业控制点和照片空间位置信息创建待测区域内电力弧垂的空间立体像对；
所述立体空间模型量测模块用于在所述空间立体像对内识别电力弧垂同名点，并根据所述电力弧垂同名点所在的异步影像建立电力弧垂的立体空间模型；
所述诊断模块用于根据所述电力弧垂立体空间模型判断电力弧垂上的危险点，并自动导出检测报告。
8.根据权利要求7所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，其特征在于：所述标定选取模块还用于在所述飞行轨迹两侧等间隔选取多对外业控制点，还用于根据待测区域内杆塔的平均间距设定拍照周期，且间隔一个拍照周期的相邻两张照片的航向重叠度及航带间重叠度均保持在60％-80％。
9.根据权利要求7所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，其特征在于：所述空间立体像对模块根据所述外业控制点和照片空间位置信息，结合无人机每次拍照时的空间位置和姿态，利用空间三角测量加密处理得到待测区域内电力弧垂的空间立体像对。
10.根据权利要求7所述一种基于异带航拍影像的电力弧垂检测***，其特征在于：所述立体空间模型量测模块利用前向交会法，并根据所述电力弧垂同名点所在异步影像建立电力弧垂立体空间模型，所述诊断模块根据所述电力弧垂立体空间模型自动读取电力弧垂上每一点和与其垂直方向对应的地面之间的高度差，并将两者的高度差与设定的高度差阈值比较，如果两者的高度差小于设定的高度差阈值，则该点为危险点。
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