一种基于无人机检测营区户外设施状态的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机检测营区户外设施状态的系统及方法，包括无人机空中平台和营区管理中心，无人机空中平台包括无人机、无线通信模块和图像采集模块；营区管理中心包括无人机控制系统、图像处理系统和信息发布系统；图像采集模块采集设施图像并通过无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统进行包括图像光照补偿、图像几何校正、模板匹配、设施模板区域和设施匹配区域二值化以及利用相关算法处理图像、设置阈值、判断设施是否有缺陷并输出结果等处理，营区管理中心经信息发布系统发布，并将图像和结果存储。本发明专利技术提供的系统可大大减轻巡检人员的工作负荷及人员危险的机率，减少误报，提升效率，降低成本，提高营区的安全性。

A system and method based on UAV to detect the status of outdoor facilities in barracks

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机检测营区户外设施状态的系统及方法
本专利技术属于无人机巡检
，涉及无人巡检、电子信息工程和图像识别等设备及方法，尤其是一种基于无人机检测营区户外设施状态的系统及方法。
技术介绍
目前传统的营区设施状态检测多是利用相关仪器定期对设施的各个部位进行检测、记录、统计。在此过程中，有些设施体积大，分布范围广，维护人员需要登高远行作业，难免忽略一些细节部位，耗时费力，效率较低。这也决定了人工巡检的频率不高，一些设施损坏只能是下一次巡检中才能发现。采用人工查看无人机航拍图像中设施状况，也可以准确检测出设施状态，但是费时费力、效率低下。因此亟需研发一种简单、便携的无人巡检装置，可大大减轻巡检人员的工作负荷，减少可能发生的人员危险的机率，减少误报，提升效率，降低成本，提高营区的安全性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于无人机检测营区户外设施状态的方法，包括如下步骤：Step1：无人机控制系统设定所述无人机的巡检飞行路线；Step2：无人机按照设定的飞行路线飞行至检查点；Step3：图像采集模块开始采集设施图像；Step4：所述采集设施图像通过所述无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统；Step5：所述采集设施图像通过所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理；Step6：所述营区管理中心图像处理结果经信息发布系统发布，并将图像和结果存储。进一步地，所述Step5图像处理包含以下步骤：第一步：图像光照补偿。不同时间采集设施图像时光线不同，为了弱化光照对图像内容的影响，提高图像质量采用光照补偿；第二步：图像几何校正，由于无人机飞行精度、图像采集模块的像差、畸变等，无法确保每次采集图像时相机位置对应检查点成像姿态一致，需做图像校正；第三步：模板匹配，利用模板图像中设施模板找到采集设施图像中设施的位置大小；第四步：设施模板区域和设施匹配区域二值化；第五步：利用相关算法处理图像，设置阈值，判断设施是否有缺陷，输出结果。进一步地，所述图像光照补偿的算法为：(1)统计每个灰度值的像素数，通过循环得到排列前5％的像素灰度值作为参考白，则参考白像素的亮度平均值aveGray为：aveGray＝Grayref/GrayrefNum，式中Grayref为参考白灰度值；GrayrefNum用为参考白像素数；(2)计算光照补偿系数coe：coe＝255/aveGray；(3)原像素值分别乘以光照补偿系数coe，得到光照补偿后的像素值。进一步地，所述模板匹配的模板图像是利用已有的采集图像中选取出的无缺陷最优视觉效果图像。进一步地，所述图像几何校正是在进行模板匹配后，构建目标四边形，由四个顶点构建方程，通过解方程得到变换系数，最后逐个像素点实现校正。进一步地，所述逐个像素点实现校正用下面的函数关系来描述：u＝p(x，y)v＝q(x，y)其中x，y为采集图像空间中的像素坐标，u，v是x，y在校正图像空间中对应的像素坐标；根据上述的函数关系，可以依次计算采集图像每个像素的矫正坐标值，保持各像素值不变，这样生成一幅矫正图像。一种基于无人机检测营区户外设施状态的系统，包括无人机空中平台和营区管理中心，所述无人机空中平台包括无人机、无线通信模块和图像采集模块；所述营区管理中心包括无人机控制系统、图像处理系统和信息发布系统；所述无线通信模块和图像采集模块置于无人机内，所述无线通信模块与图像采集模块通讯连接，所述无人机控制系统、图像处理系统和信息发布系统网络连接；所述图像采集模块采集设施图像，所述设施图像通过所述无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统；所述采集设施图像通过所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理；所述营区管理中心图像处理结果经信息发布系统发布，并将图像和结果存储；所述营区管理中心图像处理系统执行本专利技术所述的基于无人机检测营区户外设施状态的方法图像处理的步骤。所述设施外观状态包括建筑物顶部是否完好、建筑物外墙有无异常、营区围墙是否破损以及地面是否破损等。本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于无人机检测营区户外设施状态的系统及方法提供了一种简单、便携的无人巡检装置，可大大减轻巡检人员的工作负荷，减少可能发生的人员危险的机率，减少误报，提升效率，降低成本，提高营区的安全性。本专利技术提供了营区设施外观缺陷检测的巡检方法，可广泛应用于营区设施外观缺陷巡检及其他相关行业。本专利技术中的图像处理算法可以搭建在多种嵌入式设备上。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的基于无人机检测营区户外设施状态的系统的结构示意图。图2为本专利技术的基于无人机检测营区户外设施状态的方法的流程示意图。图3为实施例的模板图像分区域图。图4为在图像中几何校正原理示意图。图5为实施例的模板图像。图6为实施例的区域模板图像。图7为实施例的设施模板图像。图8为实施例的设施模板二值化图像。图9为实施例的待检原始图像。图10为实施例的原始图像光照补偿。图11为实施例的区域匹配图像。图12为实施例的几何校正图像。图13为实施例的设施匹配图像。图14为实施例的设施匹配二值化图像。图15为实施例的设施匹配结果与设施模板相减图像。图16为实施例的设施匹配结果与设施模板相加图像。图17为实施例的图15和图16相减结果图像。图18为实施例的阈值分割图像。图19为实施例的检测结果图像。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术的实施例提供一种无人机图像处理系统，参见图1。本专利技术包括无人机空中平台，无人机上搭载有无线通信模块、图像采集模块；采集到的设施外观图像传输到所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理，并对结果发布存储。较佳地，本专利技术的一种基于无人机检测营区户外设施状态的方法包括以下步骤：Step1：所述无人机控制系统设定所述无人机的巡检飞行路线；Step2：所述无人机按照设定的飞行路线飞行至检查点；Step3：所述图像采集模块开始采集设施图像；Step4：所述采集设施图像通过所述无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统；Step5：所述采集设施图像通过所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理；Step6：所述营区管理中心图像处理结果经信息发布系统发布，并将图像和结果存储。其中Step5图像处理过程的结果如图5至图19所示，包含以下步骤：第一步：选择模板图像并设置。模板图像是利用已有的采集图像中选取出的最优视觉效果图像如图5。设定区域模板图6和设施模板图7，并对设施模板二值化如图8。第二步：图像光照补偿。具体算法为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机检测营区户外设施状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nStep1：无人机控制系统设定所述无人机的巡检飞行路线；/nStep2：无人机按照设定的飞行路线飞行至检查点；/nStep3：图像采集模块开始采集设施图像；/nStep4：所述采集设施图像通过所述无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统；/nStep5：所述采集设施图像通过所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理；/nStep6：所述营区管理中心图像处理结果经信息发布系统发布，并将图像和结果存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机检测营区户外设施状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：
Step1：无人机控制系统设定所述无人机的巡检飞行路线；
Step2：无人机按照设定的飞行路线飞行至检查点；
Step3：图像采集模块开始采集设施图像；
Step4：所述采集设施图像通过所述无线通信模块发送至所述营区管理中心图像处理系统；
Step5：所述采集设施图像通过所述营区管理中心图像处理系统进行图像处理；
Step6：所述营区管理中心图像处理结果经信息发布系统发布，并将图像和结果存储。


2.根据权利要求1所述的基于无人机检测营区户外设施状态的方法，其特征在于，所述Step5图像处理包含以下步骤：
第一步：图像光照补偿，不同时间采集设施图像时光线不同，为了弱化光照对图像内容的影响，提高图像质量采用光照补偿；
第二步：图像几何校正，由于无人机飞行精度、图像采集模块的像差、畸变，无法确保每次采集图像时相机位置对应检查点成像姿态一致，需做图像校正；
第三步：模板匹配，利用模板图像中设施模板找到采集设施图像中设施的位置大小；
第四步：设施模板区域和设施匹配区域二值化；
第五步：利用相关算法处理图像，设置阈值，判断设施是否有缺陷，输出结果。


3.根据权利要求2所述的基于无人机检测营区户外设施状态的方法，其特征在于，所述图像光照补偿的算法为：
(1)统计每个灰度值的像素数，通过循环得到排列前5％的像素灰度值作为参考白，则参考白像素的亮度平均值aveGray为：aveGray＝Grayref/GrayrefNum，式中Grayref为参考白灰度值；GrayrefNum用为参考白像素数；
(2)计算光照补偿系数coe：coe＝255/aveGray；
(3)原像素值分别乘以光照...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长龙，曾庆涛，邹云堂，何林达，姚友杰，
申请(专利权)人：云南昆船设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53