申请/专利权人：长沙理工大学

申请日：2023-07-04

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117032276B

主分类号：G05D1/49

分类号：G05D1/49;G05D1/46;G05D101/10;G05D109/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.11.28#实质审查的生效;2023.11.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于双目视觉和惯导融合无人机的桥梁检测方法及系统，所述方法包括利用双目视觉传感器采集的图像以及惯性测量装置输出的位姿参数计算出无人机的实时位置；基于无人机的实时位置，确定控制点；根据控制点确定检测区域，并根据所述检测区域以及控制点规划飞行路径；控制无人机到达起始点，并根据飞行路径控制无人机的飞行，且飞行过程中利用高清相机采集桥梁底部图像，实现桥梁外观检测。本发明利用双目视觉传感器+惯性测量装置替代无人机的GNSS，来实现无人机的定位导航，提高了无人机的定位精度和定位稳定性，解决了因桥梁底部GNSS信号弱导致无人机无法完成路径规划与自动巡航、人工操纵难度大等问题。

主权项：1.一种基于双目视觉和惯导融合无人机的桥梁检测方法，其特征在于，在无人机上设有云台、惯性测量装置以及双目视觉传感器，在所述云台上设有高清相机，所述双目视觉传感器和高清相机的镜头均垂直向上，所述检测方法包括以下步骤：利用所述双目视觉传感器采集的图像以及惯性测量装置输出的位姿参数计算出无人机的实时位置；其中所述实时位置基于传感器坐标系，所述传感器坐标系是以双目视觉传感器启动时的位置为原点，以桥梁长度方向为X轴的左手坐标系；基于所述无人机的实时位置，确定控制点；根据所述控制点或控制点和桥梁参数确定检测区域，并根据所述检测区域以及控制点规划飞行路径；控制所述无人机到达控制点，并根据所述飞行路径控制无人机的自动飞行，且自动飞行过程中利用高清相机采集桥梁底部图像，实现桥梁外观检测的图像采集；其中，根据所述控制点或控制点和桥梁参数确定检测区域，并根据所述检测区域以及控制点规划飞行路径，具体包括：对于T梁或小箱梁桥梁，所述控制点包括起始点，根据T梁长度L、T梁数量N以及T梁间的间距D确定N条长度为L、间隔为D的飞行线段，由N条飞行线段的两个端点构成飞行路径点集，所述起始点为飞行路径点集中的点；或者，对于T梁或小箱梁桥梁，所述控制点包括起始点和终止点，根据起始点和终止点的坐标值计算出检测区域的长度L和宽度W，根据所述检测区域的宽度W、图像重叠率ol以及单幅图像的拍摄宽度SW确定飞行线段的条数N，由N条飞行线段的两个端点构成飞行路径点集，所述起始点和终止点为飞行路径点集中的点；其中，每条飞行线段的长度等于所述检测区域的长度L；对于等截面单跨桥长小于设定桥长的桥梁，所述控制点包括起始点和终止点，根据所述起始点和终止点的坐标值计算出检测区域的长度L和宽度W，根据所述检测区域的宽度W、图像重叠率ol以及单幅图像的拍摄宽度SW确定飞行线段的条数N，由N条飞行线段的两个端点构成飞行路径点集，所述起始点和终止点为飞行路径点集中的点；其中，每条飞行线段的长度等于所述检测区域的长度L；对于等截面、变截面桥梁或连续桥梁，所述控制点包括起始点、终止点和中间点，中间点的X坐标与所述起始点的X坐标相同，中间点的Y坐标与所述终止点的Y坐标相同；根据起始点和终止点的坐标值计算出检测区域的长度L和宽度W，根据所述检测区域的宽度W、图像重叠率ol以及单幅图像的拍摄宽度SW确定飞行线段的条数N，由N条飞行线段的两个端点构成飞行路径点集，所述起始点、终止点和中间点为飞行路径点集中的点；对于变截面桥梁，在XZ平面内，每条飞行线段均为斜线，斜线斜率的计算过程为：根据中间点和终止点计算出Z坐标变化值和X坐标变化值，根据所述Z坐标变化值和X坐标变化值计算出斜率；根据所述斜率以及端点的X坐标确定对应端点的Z坐标；对于上承式拱桥，所述控制点包括起始点、终止点、第一中间点和第二中间点，所述第一中间点、第二中间点分别位于拱顶的两端且与拱顶的距离等于最小距离；根据起始点和终止点的坐标值计算出检测区域的长度L和宽度W，根据所述检测区域的宽度W、图像重叠率ol以及单幅图像的拍摄宽度SW确定飞行线段的条数N，由N条飞行线段的两个端点构成飞行路径点集，所述起始点和终止点为飞行路径点集中的点；对于上承式拱桥，在XZ平面内，每条飞行线段均为曲线，曲线的函数表达式的确定过程为：构建曲线的拟合函数，根据所述控制点的坐标，采用最小二乘法求解拟合函数的系数，进而得到曲线的函数表达式；根据曲线的函数表达式以及端点的X坐标确定对应端点的Z坐标。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 长沙理工大学 基于双目视觉和惯导融合无人机的桥梁检测方法及系统

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