本公开提供了一种无人机巡视点规划方法、装置及电子设备，通过获取三角形面片化的对象模型，确定视点采样约束空间以及投影质量约束函数；在视点采样约束空间中，确定满足投影质量约束函数的候选视点集，并在候选视点集中筛选满足预设覆盖率的目标视点集；确定视点观测对应可视面片的动作值集合，根据视线方向与焦距值针对动作值集合进行聚类，确定聚类后满足最大化类间散度与最小化类内散度的聚类中心，根据聚类中心对应的视线方向与焦距值拍摄待巡检对象。可以优化视点拍摄质量以及无人机飞行时间，保证采集数据质量的基础上大大提升巡检效率。检效率。检效率。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机巡视点规划方法、装置及电子设备
[0001]本公开涉及无人机巡检
，具体而言，涉及一种无人机巡视点规划方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]对对象模型进行定期巡检是维持设备稳定安全运行的必要工作。而传统的人工巡检方法已经无法满足巡检的安全性和高效性。随着无人机技术不断发展，将无人机用于巡检领域会具有很高的实用价值。使用无人机进行风机这类对象巡检最关键的技术就是规划无人机巡检的拍摄航点。
[0003]目前的巡检主流方式为逐点拍摄式自主巡检，无人机沿着设备表面固定距离飞行并拍照采集图像。然而绕飞拍摄的时间长、能耗大，无人机在单次起降时间内可巡检的设备量少，巡检效率低。这是因为室外对象的全覆盖巡检时间与巡检对象模型表面结构的复杂度正相关，形成了飞行巡检作业的效率瓶颈，限制了短航时微型无人机应用于大规模巡检。
技术实现思路
[0004]本公开实施例至少提供一种无人机巡视点规划方法、装置及电子设备，可以优化视点拍摄质量以及无人机飞行时间，保证采集数据质量的基础上大大提升巡检效率。
[0005]本公开实施例提供了一种无人机巡视点规划方法，包括：获取三角形面片化的待巡检对象模型，确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间；确定所述三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差，构建使所述像素差满足预设观测精度的投影质量约束函数；在所述视点采样约束空间中，确定满足所述投影质量约束函数的候选视点集，并在所述候选视点集中筛选满足预设覆盖率的目标视点集；针对所述目标视点集中的每个视点，确定该视点观测对应可视面片的动作值集合，其中，所述动作值集合中包括该视点观测所述可视面片的视线方向与焦距值；根据所述视线方向与焦距值针对所述动作值集合进行聚类，确定聚类后满足最大化类间散度与最小化类内散度的聚类中心，根据所述聚类中心对应的所述视线方向与所述焦距值拍摄待巡检对象。
[0006]一种可选的实施方式中，基于以下步骤确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间：针对每个所述三角形面片，确定无人机拍摄该三角形面片的最小有效拍摄距离以及最大有效拍摄距离；获取相机云台对应的最小俯仰角、最大俯仰角以及焦距阈值；根据所述最小有效拍摄距离、所述最大有效拍摄距离、所述最小俯仰角、所述最大俯仰角以及所述焦距阈值，确定所述视点采样约束空间。
[0007]一种可选的实施方式中，基于以下步骤确定所述三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差：针对所述视点采样约束空间中的每个视点，获取在该视点拍摄所述两端点时对应的焦距参数；确定所述两端点所处的所述三角形面片，与所述成像平面之间的平面夹角以及平面距离；根据所述焦距参数、所述平面夹角以及所述平面距离，确定所述两端点在所述成像平面上的坐标；根据所述两端点在所述成像平面上的坐标以及所述预设最小可见距离，确定所述像素差。
[0008]一种可选的实施方式中，基于以下公式确定所述像素差：其中，代表所述像素差；d代表所述平面距离；f代表所述焦距参数；代表所述平面夹角；代表所述预设最小可见距离的一半。
[0009]一种可选的实施方式中，基于以下公式确定所述投影质量约束函数：其中，代表第j个视点与第i个所述三角形面片的几何中心组成的向量，与第i个所述三角形面片的单位法向量之间的所述平面夹角；代表第j个视点与第i个所述三角形面片的几何中心对应的所述平面距离，代表示第j个视点拍摄第i个所述三角形面片的变焦的所述焦距参数；代表所述预设观测精度。
[0010]本公开实施例还提供一种无人机巡视点规划装置，包括：视点采样约束空间确定模块，用于获取三角形面片化的待巡检对象模型，确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间；投影质量约束函数确定模块，用于确定所述三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差，构建使所述像素差满足预设观测精度的投影质量约束函数；覆盖率筛选模块，用于在所述视点采样约束空间中，确定满足所述投影质量约束函数的候选视点集，并在所述候选视点集中筛选满足预设覆盖率的目标视点集；动作值集合确定模块，用于针对所述目标视点集中的每个视点，确定该视点观测对应可视面片的动作值集合，其中，所述动作值集合中包括该视点观测所述可视面片的视线方向与焦距值；拍摄规划模块，用于根据所述视线方向与焦距值针对所述动作值集合进行聚类，确定聚类后满足最大化类间散度与最小化类内散度的聚类中心，根据所述聚类中心对应的所述视线方向与所述焦距值拍摄待巡检对象。
[0011]本公开实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述无人机巡视点规划方法，或上述无人机巡视点规划方法中任一种可能的实施方式中的步骤。
[0012]本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述无人机巡视点规划方法，或上述无人机巡视点规划方法中任一种可能的实施方式中的步骤。
[0013]本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序、指令被处理器执行时实现上述无人机巡视点规划方法，或上述无人机巡视点规划方法中任一种可能的实施方式中的步骤。
[0014]本公开实施例提供的一种无人机巡视点规划方法、装置及电子设备，通过获取三角形面片化的待巡检对象模型，确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间；确定三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差，构建使像素差满足预设观测精度的投影质量约束函数；在视点采样约束空间中，确定满足投影质量约束函数的候选视点集，并在候选视点集中筛选满足预设覆盖率的目标视点集；针对目标视点集中的每个视点，确定该视点观测对应可视面片的动作值集合，其中，动作值集合中包括该视点观测可视面片的视线方向与焦距值；根据视线方向与焦距值针对动作值集合进行聚类，确定聚类后满足最大化类间散度与最小化类内散度的聚类中心，根据聚类中心对应的视线方向与焦距值拍摄待巡检对象。可以优化视点拍摄质量以及无人机飞行时间，保证采集数据质量的基础上大大提升巡检效率。
[0015]为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0017]图1示出了本公开实施例所提供的一种无人机巡视点规划方法的流程图；图2示出了本公开实施例所提供的一种无人机巡视点规划装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机巡视点规划方法，其特征在于，包括：获取三角形面片化的待巡检对象模型，确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间；确定所述三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差，构建使所述像素差满足预设观测精度的投影质量约束函数；在所述视点采样约束空间中，确定满足所述投影质量约束函数的候选视点集，并在所述候选视点集中筛选满足预设覆盖率的目标视点集；针对所述目标视点集中的每个视点，确定该视点观测对应可视面片的动作值集合，其中，所述动作值集合中包括该视点观测所述可视面片的视线方向与焦距值；根据所述视线方向与焦距值针对所述动作值集合进行聚类，确定聚类后满足最大化类间散度与最小化类内散度的聚类中心，根据所述聚类中心对应的所述视线方向与所述焦距值拍摄待巡检对象。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于以下步骤确定每个三角形面片对应的视点采样约束空间：针对每个所述三角形面片，确定无人机拍摄该三角形面片的最小有效拍摄距离以及最大有效拍摄距离；获取相机云台对应的最小俯仰角、最大俯仰角以及焦距阈值；根据所述最小有效拍摄距离、所述最大有效拍摄距离、所述最小俯仰角、所述最大俯仰角以及所述焦距阈值，确定所述视点采样约束空间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于以下步骤确定所述三角形面片中，相距预设最小可见距离的两端点在成像平面上的像素差：针对所述视点采样约束空间中的每个视点，获取在该视点拍摄所述两端点时对应的焦距参数；确定所述两端点所处的所述三角形面片，与所述成像平面之间的平面夹角以及平面距离；根据所述焦距参数、所述平面夹角以及所述平面距离，确定所述两端点在所述成像平面上的坐标；根据所述两端点在所述成像平面上的坐标以及所述预设最小可见距离，确定所述像素差。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于以下公式确定所述像素差：其中，代表所述像素差；d代表所述平面距离；f代表所述焦距参数；代表所述平面夹角；h代表所述预设最小可见距离的一半。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于以下公式确定所述投影质量约束函数：
其中，代表第j个视点与第i个所述三角形面片的几何中心组成的向量，与第i个所述三角形面片的单位法向量之间的所述平面夹角；代表第j个视点与第i个所述三角形面片的几何中心对应的所述平面距离，代表示第j个视点拍摄第i个所述三角形面片的变焦的所述焦距参数；代表...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华，徐肖顺，白晓静，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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