一种巡检航线规划方法技术

本发明专利技术公开了一种巡检航线规划方法，本发明专利技术通过带有地理信息的裂缝的拟合多折线，自动进行采集航线的设计，其设计出的航线只针对特定裂缝进行采集，原始数据精准，数据量少且具有作业无人员安全风险、采集效率高、航线可自动重复执行等特点，非常适合后续的空三建模作业，能够非常真实准确的还原裂缝及周边各种细微的材质纹理与几何结构，为后期的计算模拟和预测预警提供数据基础。预测预警提供数据基础。预测预警提供数据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种巡检航线规划方法


[0001]本专利技术涉及无人机摄影
，特别涉及一种巡检航线规划方法。

技术介绍

[0002]随着近年来无人机在航空摄影测量行业中的应用逐步广泛，对精度的要求也越来越高，应用的范围也越来越广。常规的无人机航测的航线规划软件或者方法主要针对地表地形、人工建筑等进行采集，但目前的解决方法中少有针对单个目标点进行高精度近景摄影测量的航线规划方法。然而现实中有这方面的需求。。众所周知，需要进行高精度的近景摄影测量，需要将采集设备需正对目标点，且要求在整个采集过程中保持恒定的相对距离和重叠度，才能采集到符合后期进行建模分析需求的数据。
[0003]现有的测量数据采集方法往往较为依赖待测地的原始数据，从而增加了额外的测量工作，且测量精度较差，该问题亟待解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种巡检航线规划方法，至少可以解决
技术介绍
中所指出的一个问题。
[0005]一种巡检航线规划方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：根据采集设备的参数以及预期成果的分辨率GSD和预期采样重叠度，计算采集设备与被测点之间的相对距离L
relative
以及采集设备在水平方向上的采集间隔L
H
和在垂直方向上的采集间隔L
V
；
[0007]步骤二：对已有的裂缝位置数据进行重采样；
[0008]步骤三：对经过重采样的裂缝位置数据的每个点均进行对应影像覆盖面的提取，得到每个点的点云模型；
[0009]步骤四：对提取出的每个点云模型进行法向量计算，得到影像覆盖面的平均法向量；
[0010]步骤五：将平均法向量与垂直方向的夹角作为采集航点时云台的俯角；
[0011]步骤六：通过法向量以及采集设备与被测点之间的相对距离L
relative
，计算采集航点的位置；
[0012]步骤七：在垂直于重采样过程中内插采样点插入方向的方向上对多个航点分别进行整数倍的双向缓冲，得到偶数条旁向采集航线；
[0013]步骤八：将旁向航线和裂纹测量主航线按弓字顺序连接，生成裂缝测量航线。
[0014]所述步骤一中采集设备的参数为X轴的像素P
x
、Y轴的像素P
y
、镜头焦距f和像元尺寸a；预期采样重叠度为水平重叠度H％、垂直重叠度V％；其中；
[0015]L
relative
的计算公式为：
[0016]L
H
的计算公式为：L
H
＝P
x
×
(1
‑
％)
×
GSD；
[0017]L
V
的计算公式为：L
V
＝P
y
×
(1
‑
％)
×
GSD。
[0018]所述步骤二中重采样的方法如下：
[0019]将裂缝位置数据由经纬度为单位的地理坐标系转化至使用米为单位的投影坐标系下；
[0020]设定一阈值，若裂缝的位置数据中点n至点n+1的斜率大于阈值，则以水平方向的采集间隔L
H
计算内插采样点的位置并进行内插，反之则以垂直方向的采集间隔L
V
计算内插采样点的位置并进行内插；
[0021]每次内插后，计算内插采样点至点n+1的距离，直至该距离小于上一内插采样点至点n+1的距离，完成点n至点n+1的内插，再以最后一个内插点的位置代替点n+1的位置，按照上述步骤进行点n+1至点n+2的内插。
[0022]所述步骤二中，阈值的设定方法如下：
[0023]计算采集设备的长宽比，将得到的长宽比值作为阈值；
[0024]阈值的计算公式为：
[0025]裂缝的位置数据中的点n至点n+1的斜率的计算公式如下：
[0026][0027]计算裂缝位置数据中的点n至点n+1的偏航角Heading
n
，计算公式如下：
[0028][0029]若斜率大于阈值，则以水平方向的采集间隔L
H
计算内插采样点的位置North
i
，East
i
，Alititude
i
，并进行内插；
[0030]其中，若Altitude
n+1
‑
Altitude
n
＞0
i
，则Alititude
i
＝Altitude
n
+L
V
；
[0031]若Altitude
n+1
‑
Altitude
n
≤0
i
，则Alititude
i
＝Altitude
n
‑
L
V
；
[0032]North
i
＝North
n
+cos(Heading
n
)*Dist
V
；
[0033]East
i
＝East
n
+sin(Heading
n
)*Dist
V
；
[0034]若斜率不大于阈值，则以垂直方向的采集间隔L
V
计算内插采样点的位置North
i
，East
i
，Alititude
i
，并进行内插；
[0035]其中，若Altitude
n+1
‑
Altitude
n
＞0
i
，则Alititude
i
＝Altitude
n
+L
V
；
[0036]若Altitude
n+1
‑
Altitude
n
≤0
i
，则Alititude
i
＝Altitude
n
‑
L
V
；
[0037]North
i
＝North
n
+cos(Heading
n
)*Dist
H
；
[0038]East
i
＝East
n
+sin(Heading
n
)*Dist
H
。
[0039]所述步骤三中的提取方法如下：
[0040]以重采样点为坐标系中心点，通过相邻两点的反正切函数计算偏航角，计算公式如下：
[0041][0042]提取中心点沿偏航角方向与垂直偏航角方向相交的四个顶点所围合的范围内的
点云数据，其中，中心点的偏航角方向为：点云数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巡检航线规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据采集设备的参数以及预期成果的分辨率GSD和预期采样重叠度，计算采集设备与被测点之间的相对距离L
relative
以及采集设备在水平方向上的采集间隔L
H
和在垂直方向上的采集间隔L
V
；步骤二：对已有的裂缝位置数据进行重采样；步骤三：对经过重采样的裂缝位置数据的每个点均进行对应影像覆盖面的提取，得到每个点的点云模型；步骤四：对提取出的每个点云模型进行法向量计算，得到影像覆盖面的平均法向量；步骤五：将平均法向量与垂直方向的夹角作为采集航点时云台的俯角；步骤六：通过法向量以及采集设备与被测点之间的相对距离L
relative
，计算采集航点的位置；步骤七：在垂直于重采样过程中内插采样点插入方向的方向上对多个航点分别进行整数倍的双向缓冲，得到偶数条旁向采集航线；步骤八：将旁向航线和裂纹测量主航线按弓字顺序连接，生成裂缝测量航线。2.如权利要求1所述的一种巡检航线规划方法，其特征在于，所述步骤一中采集设备的参数为X轴的像素P
x
、Y轴的像素P
y
、镜头焦距f和像元尺寸a；预期采样重叠度为水平重叠度H％、垂直重叠度V％；其中：L
relative
的计算公式为：L
H
的计算公式为：L
H
＝P
x
×
(1
‑
H％)
×
GSD；L
V
的计算公式为：L
V
＝P
y
×
(1
‑
V％)
×
GSD。3.如权利要求1所述的一种巡检航线规划方法，其特征在于，所述步骤二中重采样的方法如下：将裂缝位置数据由经纬度为单位的地理坐标系转化至使用米为单位的投影坐标系下；设定一阈值，若裂缝的位置数据中点n至点n+1的斜率大于阈值，则以水平方向的采集间隔L
H
计算内插采样点的位置并进行内插，反之则以垂直方向的采集间隔L
V
计算内插采样点的位置并进行内插；每次内插后，计算内插采样点至点n+1的距离，直至该距离小于上一内插采样点至点n+1的距离，完成点n至点n+1的内插，再以最后一个内插点的位置代替点n+1的位置，按照上述步骤进行点n+1至点n+2的内插。4.如权利要求3所述的一种巡检航线规划方法，其特征在于，所述步骤二中，阈值的设定方法如下：计算采集设备的长宽比，将得到的长宽比值作为阈值；阈值的计算公式为：裂缝的位置数据中的点n至点n+1的斜率的计算公式如下：计算裂缝位置数据中的点n至点n+1的偏航角Heading
n
，计算公式如下：
若斜率大于阈值，则以水平方向的采集间隔L
H
计算内插采样点的位置North
i
，East
i
，Alititude
i
，并进行内插；其中，若Altitude
n+1
‑
Altitude
n
＞0
i
，则Alititude

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，
申请(专利权)人：南京韦博智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：