一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法技术

本发明专利技术属于电力测绘领域，公开了一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，包括如下步骤：步骤1：根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的中轴线和航飞区域；步骤2：沿电力线的中轴线的上方航飞，摄像头拍摄方向为竖直向下，航飞方向为从一个铁塔飞行到另外一个铁塔；步骤3：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为从垂直角度向上倾斜X°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；步骤4：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为朝向中轴线的方向倾斜Y°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点。该方法测量路径简单，图像测绘精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法
本专利技术涉及电力设施测绘领域，特别是一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法。
技术介绍
随着近几年我国通航领域政策逐步放开和无人机技术快速进步，无人机搭载专用传感器载荷巡检输电线路得到迅猛发展，并促进线路由传统人工巡维模式向机巡模式转变。与传统人工巡维相比，无人机巡检具有效率高、质量高、不受地形条件影响等特点，是输电线路管理向更加安全、高效、精细、经济的方向发展的重要手段。为了推进无人机在电网巡检的应用，国家电网公司提出“以提升电网安全运行水平为目标，科学有序推进直升机、无人机、人工相互协同巡检工作，最终建成“机巡为主、人巡为辅”巡检模式，持续提升输电线路巡检质量、效率，实现安全、成本、效能总体最优。通常无人机巡线一个航次15分钟就能完成人工1小时的任务量，特别是在地势陡峭的地方，无人机的优势更加明显，保障人员安全。传统人工巡线通常都要面临被野生动物与昆虫袭击的危险，而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，甚至危及生命安全。无人机可对线路的潜在危险，诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响。成本低、精度高。比起直升机巡线，无人机除了成本及人员的优势,并且可携带可见光红外热成像和紫外线成像等设备对线路进行全方位观测。无人机还能进行定点悬停，对线路进行更详细的检测。内置GPS定位导航系统的无人机也可免去失踪的风险，将风险降到最低。无人机机身轻巧，并装载有先进的航测系统，和有人飞机、升机相比，成本低，并粗还要方便很多。一般只需两名工作人员即可完成任务，可以遥控拍摄对输电导地线、鎮绝缘子及铁塔锈蚀和污秽、线路走廊等情况进行监测，方位获取输电线路的图像资料，代替人工攀爬巡检。这些优越的性能使无人飞机成为输电网巡线更为有效的工具。实景三维模型是城市空间信息的重要表达方式，对城市规划、建设、管理、应急响应有重要作用。传统三维城市建模工作的速度、效率及时效性难以满足三维城市的应用。相对于传统实景三维建模，利用无人机搭载光学镜头进行倾斜摄影快速生成三维模型的作业方法更高效，成本更低。倾斜摄影三维建模已经成为获取三维模型数据的重要手段。倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术，该技术不同于以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器或者单相机多角度拍摄，获取多角度(竖直视角和倾斜)视角同步采集影像。以倾斜摄影为代表的无人机应用更是在电力巡检中发挥了重要的作用。现有技术分为两种方法进行：现有技术方案一：无人机搭载五拼相机，根据相机焦距、地面分辨率要求、航向重叠度、旁向重叠度等要求，进行摄影测量航线规划，无人机沿规划航线飞行一次，同步获取垂直、左视、右视、前视、后视5个方向的影像。针对电力通道带状地形的倾斜摄影，至少2条航带。现有技术方案二：采用无人机搭载单镜头相机，采取“井”字形的航飞作业办法，镜头朝向一个角度(垂直、左视、右视、前视、后视5个方向)，采取密集航线，“井”字交叉飞行采集数据，相当于飞行5次，分别获取垂直、左视、右视、前视、后视5个方向的影像。针对电力通道带状地形的倾斜摄影，沿电力线方向至少2条航带，再进行“十”字交叉飞行。采用5拼相机进行倾斜摄影建模存在的缺点：多拼相机重量大，对无人机的要求高，缩短航时；多拼相机5个方向同时拍摄，照片数据量大，计算效率低；多余数据较多，增加数据处理的工作量，影响效率；无人机和5拼相机设备贵，成本高，风险大。采用单镜头“井”字倾斜飞行(5次)进行倾斜摄影建模存在的缺点：每个区域都需要多架次飞行，耗时长；多次飞行，增加外业工作量，增加飞行风险；带状地形，垂直电力线走向的航飞距离短，调头次数多，无人机刚加速就得减速，大大增加耗能，大大缩短无人机航程，无人机飞行的效率极低。所以本案所解决的技术问题是：在采用单摄像头的情况下简化测绘路径的同时达到类似的测绘精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，该方法测量路径简单，图像测绘精度高。本专利技术提供的技术方案为：一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，所述方法涉及带摄像头的无人机；包括如下步骤：步骤1：根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的中轴线和航飞区域；步骤2：沿电力线的中轴线的上方航飞，摄像头拍摄方向为竖直向下，航飞方向为从一个铁塔飞行到另外一个铁塔；步骤3：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为从垂直角度向上倾斜X°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；步骤4：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为朝向中轴线的方向倾斜Y°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；其中，X和Y均大于0°且小于90°；步骤2、3、4中，摄像头拍摄的相邻的两张图片至少有部分的区域重合；步骤3和4中，在电力线的中轴线的左侧所拍摄的图片和在电力线的中轴线的右侧所拍摄的图片至少有部分区域重合。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，还包括步骤5：将步骤2至4所获得的图片经过处理后得到铁塔、电力线和铁塔周围地貌的坐标点和/或模型。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，步骤2、3、4中，摄像头拍摄的相邻的两张图片有75-80％的区域重合。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，步骤3和4中，在电力线的中轴线的左侧所拍摄的图片和在电力线的中轴线的右侧所拍摄的图片有75-80％的区域重合。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，还所述X、Y均为45。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，所述步骤3中，摄像头的镜头拍摄方向和无人机的飞行方向一致；在对铁塔绕飞前且距离需要绕飞的铁塔q米时，无人机的摄像头以该铁塔为中心转动且保持从垂直角度向上倾斜X°；当绕飞过该铁塔且离开该铁塔q米后，无人机的摄像头继续保持和无人机的飞行方向一致，直至步骤3完成。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，所述步骤2的航拍高度为H，步骤3和步骤4的航拍高度为Hq；其中，所述航拍高度Hq是指摄像头的中心至摄像头中心的延长线到地面的间距。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，所述无人机上搭载的摄像头为1个。在上述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法中，在步骤1中，根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的中轴线的具体方法为：确定两个铁塔的坐标，分别为：坐标T1(X1，Y1，Z1)、坐标T2(X2，Y2，Z2)；坐标T1和坐标T2的连线即为中轴线；在步骤1中，根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的航飞区域的方法为：根据坐标T1和坐标T2确定中轴线的长度L：根据用户设定，确定沿中轴线向两侧外扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，所述方法涉及带摄像头的无人机；其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的中轴线和航飞区域；/n步骤2：沿电力线的中轴线的上方航飞，摄像头拍摄方向为竖直向下，航飞方向为从一个铁塔飞行到另外一个铁塔；/n步骤3：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为从垂直角度向上倾斜X°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；/n步骤4：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为朝向中轴线的方向倾斜Y°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；/n其中，X和Y均大于0°且小于90°；步骤2、3、4中，摄像头拍摄的相邻的两张图片至少有部分的区域重合；步骤3和4中，在电力线的中轴线的左侧所拍摄的图片和在电力线的中轴线的右侧所拍摄的图片至少有部分区域重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，所述方法涉及带摄像头的无人机；其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据相邻电力铁塔确定铁塔之间的电力线的中轴线和航飞区域；
步骤2：沿电力线的中轴线的上方航飞，摄像头拍摄方向为竖直向下，航飞方向为从一个铁塔飞行到另外一个铁塔；
步骤3：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为从垂直角度向上倾斜X°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；
步骤4：沿电力线的中轴线的两侧飞行，摄像头拍摄方向为朝向中轴线的方向倾斜Y°，航飞方向为从一个铁塔的飞行到另外一个铁塔并从该铁塔返回到起点；
其中，X和Y均大于0°且小于90°；步骤2、3、4中，摄像头拍摄的相邻的两张图片至少有部分的区域重合；步骤3和4中，在电力线的中轴线的左侧所拍摄的图片和在电力线的中轴线的右侧所拍摄的图片至少有部分区域重合。


2.根据权利要求1所述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，其特征在于，还包括步骤5：将步骤2至4所获得的图片经过处理后得到铁塔、电力线和铁塔周围地貌的坐标点和/或模型。


3.根据权利要求1所述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，其特征在于，步骤2、3、4中，摄像头拍摄的相邻的两张图片有75-80％的区域重合。


4.根据权利要求1所述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法，其特征在于，步骤3和4中，在电力线的中轴线的左侧所拍摄的图片和在电力线的中轴线的右侧所拍摄的图片有75-80％的区域重合。


5.根据权利要求1所述的基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明接，林国晖，宁国标，何海勇，向树明，屈振华，宋来聪，钟宇，田耕，李炳才，
申请(专利权)人：清远电力规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44