[發明專利]一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法

在審

• 申請號: 201910938761.4
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110514133A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 胡啟軍;譚杰;何樂平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及無人機自動檢測領域的一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法，由數據采集系統、數據處理及分析系統和結果展示系統組成，其包括如下具體步驟：1)根據隧道檢測區域設定無人機飛行的GPS起止坐標；2)無人機按照步驟1)設定的航線自動巡航，并通過搭載在無人機的激光發射裝置發出垂直于隧道軸線的均勻明亮的激光，同時通過搭載在無人機上的圖像獲取裝置對隧道激光輪廓進行快速記錄；3)將采集的隧道激光輪廓進行擬合，結合空間定位裝置，將擬合斷面與前一次檢測結果或者設計輪廓進行對比，計算出變形情況。本發明可通過無人機實現隧道變形的自動化檢測，對隧道變形進行安全評估，并對后續可能的變化做出相應的判斷。

技術領域

本發明涉及一種無人機隧道變形檢測方法，特別是公開了一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法，屬于無人機自動檢測技術領域。

背景技術

目前，我國已建成并交付運營的隧道無論從數量還是總里程上來說都已達到了較大規模，而其中很大一部分已進入養護維修階段。隨著我國隧道數量的持續增加，隧道結構運營狀態的檢測變得尤為重要。隧道變形檢測是當前檢查維護工作中最耗時的工作，公路隧道檢測一般情況下會封閉交通，影響行車速度；地鐵隧道只能在停止運營后的有限時間內進行檢查，時間匆忙，容易出錯。提高隧道運營檢測速度已經成為隧道檢測發展的必然趨勢。

針對隧道變形檢測已經有許多不同的方法和工具。全站儀是一種被廣泛采用的傳統技術，精度高，但需要花費大量的時間進行現場調整和手動控制。近年來，3D激光掃描技術在地下工程中得到蓬勃發展，能夠自動掃描隧道的三維模型，自動化程度高，但掃描速度慢，成本高。現如今，傳統的近景攝影測量技術因為其成本低，精度高而發展迅速，但標志點必須事先安裝，前期工作非常耗時。最近，車載式激光掃描儀的出現提高了隧道檢查和維護的效率，但檢查速度依然受到掃描速度的限制，最大為1km/h，其造價不菲。

現有的隧道變形檢測方式因為其儀器或技術的限制，要么成本高昂，要么檢測速度較慢，已經不能完全滿足隧道運營的現狀。必須設計一種先進的檢測方法，降低檢測成本，縮短養護作業時間，降低對交通的影響，滿足隧道運營快速檢測的需要。

隨著無人機技術和圖像處理技術的發展，針對隧道運營維護中的變形情況，有條件開發一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法，使得未來的檢測更加便捷和高效。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出了一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法，采用搭載CCD相機和激光發射器的無人機獲取隧道截面圖像，再通過基于攝影測量的算法對采集到的圖像進行處理，得到地鐵隧道截面形狀的幾何特征，從而分析得出隧道變形情況，及時釋放預警信號，保證隧道運營安全。

本發明是這樣實現的：一種基于攝影測量的無人機隧道變形檢測方法，主要由數據采集系統、數據處理及分析系統和結果展示系統組成，其特征在于，所述的無人機檢測方法為：

1)根據隧道檢測區域設定無人機飛行的GPS起止坐標；

2)無人機按照步驟1)設定的航線自動巡航，自動啟用視覺系統和激光雷達輔助巡航，并通過搭載在無人機的激光發射裝置發出垂直于隧道軸線的均勻明亮的激光；

3)當無人機按照步驟2)發出激光的同時，通過搭載在無人機上的圖像獲取裝置對隧道激光輪廓進行快速記錄；

4)當無人機完成步驟3)的數據采集，將采集的隧道激光輪廓進行擬合；

5)當完成步驟4)的數據處理，結合空間定位裝置，將擬合斷面與前一次檢測結果或者設計輪廓進行對比，展示出變形情況。

所述的GPS起止坐標，包括設定初始坐標P₁、結束坐標P₂、無人機的高度、速度、姿態、航向，引導無人機按規定軸線飛行。