一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法技术

本发明专利技术公开了一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，所述检测方法基于三维初模、GPS、惯导、雷达避障传感器、组成多传感器融合的无人机航线规划系统，所述检测方法的检测步骤如下：在河道航空拍摄前，先对河道进行一次预飞，预飞高度50米，航向、旁向重叠度降低，对河道及周边状况进行三维初模建模；融合GPS/惯导/雷达避障数据，对无人机位置、速度及姿态进行实时估计；贴近河面面向河道的航线规划飞行，是普通巡查不易获得的视角。该多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，采用无人机巡航方式方便识别与取证；精细化巡河航线导航，保证低空巡河飞行安全；基于精细化影像和定位信息的排污口自动识别系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法


[0001]本专利技术涉及城市河道排污口检测
，具体为一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法。

技术介绍

[0002]城市水污染已严重地影响着河道两岸居民的日常生活和健康，水质改善迫在眉睫。然而，当前对水下排污口的排查与探测还主要依靠人工排查和抽干河道两种方式
[0003]现有的排污口检测方法存在以下缺陷：
[0004]1、城市河道污染较严重，沿岸企业偷排现象时有发生，且堤岸情况复杂，现场调研费时费力。
[0005]2、排污管道一般较隐蔽，且管道细小，远距离影像难以定位和识别。
[0006]3、堤岸情况复杂，树荫、桥洞等的遮挡导致卫星信号不连续，无人机近水的低空飞行等对无人机自动飞行安全带来了困扰，所以需要针对上述问题进行改进以满足实际使用需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出城市河道污染较严重，沿岸企业偷排现象时有发生，且堤岸情况复杂，现场调研费时费力；排污管道一般较隐蔽，且管道细小，远距离影像难以定位和识别；堤岸情况复杂，树荫、桥洞等的遮挡导致卫星信号不连续，无人机近水的低空飞行等对无人机自动飞行安全带来了困扰的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，所述检测方法基于三维初模、惯导、GPS、雷达避障传感器、多传感器结合的无人机航线规划系统，所述检测方法的检测步骤如下：
[0009]在河道航空拍摄前，先对河道进行一次预飞，预飞高度50米，航向、旁向重叠度降低，对河道及周边状况进行三维初模建模；
[0010]获取惯导的加速度及陀螺信息，获取GPS的双频伪距、载波及多普勒观测数据，将惯导数据与GPS数据导入工控机中实现数据的时间同步；
[0011]融合GPS、惯导、雷达避障数据，对无人机三维位置、速度和姿态进行实时估计；
[0012]贴近河面面向河道的航线规划飞行，是普通巡查不易获得的视角；
[0013]对精细影像的预处理与基于HSB的排污口自动识别；
[0014]对自动预警的河岸区域的GPS或惯导数据进行记录。
[0015]优选的，所述检测方法采用基于可见光影像的颜色异常自动识别预警技术，所述预警技术如下：
[0016]确定水面区域，将影像中水面线以下区域剔除；
[0017]近距离拍摄的无人机影像，距离不超过10米，分辨率优于0.001米/像素；
[0018]基于可见光影像的色彩空间转换，将RGB转为HSV值；
[0019]以10像素*10像素为一个单元，对上下左右四个方向的单元进行对比，H值和S值的突变为依据，对全图进行扫描；
[0020]识别排污口，确定黑色区域，排污口洞口部分一定为黑色，将黑色区域识别为疑似排污口；
[0021]检测沿疑似排污口延伸至水面区域与周边区域的颜色突变，突变后的颜色在颜色色彩空间分类上具有一致性，若检测结果呈垂直线性分布，标识为预警区，自动记录GPS、惯导和相机云台参数，并进行标识，提示工作人员进行核查。
[0022]优选的，所述检测方法采用大疆无人机P4R，其带惯导、GPS和避障系统。
[0023]优选的，所述检测方法采用高清可见光镜头，其具有2000w像素。
[0024]优选的，所述H值为颜色，所述S值为饱和度。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，采用无人机巡航方式方便识别与取证；精细化巡河航线导航，保证低空巡河飞行安全；基于影像的自动识别，极大提升了人工巡检的效率，解决了现场调研费时费力的问题；采用低空巡河，近距离影像定位和识别更加准确。
附图说明
[0026]图1为本专利技术基于多传感融合的无人机城市河道排污口自动检测流程图
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，检测方法基于三维初模、惯导、GPS、雷达避障传感器等多传感器结合的无人机航线规划系统，可以及时修正无人机姿态与位置，并为照片提供精确的定位，检测方法的检测步骤如下：
[0029]在河道航空拍摄前，需要先对河道进行一次预飞，预飞的精度不用太高，可以在安全的较高的高度上进行单次飞行，航向、旁向重叠度可以适当降低(建议70、60)，对河道及周边状况进行三维初模建模，从而实现基于初模的精细化巡河航线规划，检测方法采用大疆无人机P4R，其带惯导、GPS和避障系统，基于GPS、惯导和避障数据结合的精细巡河航线导航，采用高清可见光镜头，其具有2000w像素；
[0030]融合GPS、惯导和雷达避障数据，对姿态进行及时修正和补充，尤其是在GPS信号缺失或中断的时候，附有环境约束信息的机载GPS/INS城市河道巡检无缝定位技术方法，详见图1，基于可见光影像的颜色异常自动识别预警技术如下：确定水面区域，将影像中水面线一下区域剔除；近距离拍摄的无人机影像，距离不超过10米，分辨率可以优于0.001米/像素；基于可见光影像的色彩空间转换，基于可见光影像的排污口自动识别方式，将RGB转为HSV值，HSV的颜色空间更能体现颜色特性，方便自动识别；以10像素*10像素为一个单元(约
2cm*2cm)，对上下左右四个方向的单元进行对比，H值(颜色)和S值(饱和度)的突变为依据，对全图进行扫描；识别排污口，根据B值小于20的特性确定黑色区域，排污口洞口部分一定为黑色，将黑色区域识别为疑似排污口；检测沿疑似排污口延伸至水面区域与周边区域的颜色突变，突变后的颜色在颜色色彩空间分类上具有一致性(如H值差异<30)，若检测结果呈垂直线性分布，标识为预警区，自动记录GPS、惯导和相机云台参数，并进行标识，提示工作人员进行核查；贴近河面面向河道的航线规划飞行，这个视角是普通巡查不易获得的视角；对自动预警的河岸区域的GPS或惯导数据进行记录。
[0031]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，其特征在于，所述检测方法基于三维初模、GPS、惯导、雷达避障传感器，组成多传感器融合的无人机航线规划系统，所述检测方法的检测步骤如下：在河道航空拍摄前，先对河道进行一次预飞，预飞高度50米，航向、旁向重叠度降低，对河道及周边状况进行三维初模建模；获取惯导的加速度及陀螺信息，获取GPS的双频伪距、载波及多普勒观测数据，将惯导数据与GPS数据导入工控机中实现数据的时间同步；融合GPS、惯导、雷达避障数据，对无人机三维位置、速度和姿态进行实时估计；贴近河面面向河道的航线规划飞行，是普通巡查不易获得的视角；对精细化影像的预处理和基于HSB的排污口自动识别；对自动预警的河岸区域的GPS或惯导数据进行记录。2.根据权利要求1所述的一种多传感器融合的无人机城市河道排污口自动检测方法，其特征在于：所述检测方法采用基于可见光影像的颜色异常自动识别预警技术，所述预警技术如下：确定水面区域，将影像中水面线以下区域剔除；近距离拍摄的无人机影像，距离不超过10米...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐毅，余航，潘杨，施骄阳，韦安琦，褚峰，易虹辰，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：