[發明專利]基于同步定位與建圖的無人機監測電線桿傾斜度系統

有效

• 申請號: 202011413246.3
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112200863B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 柯峰;譚詠雯;彭陶峰;柯永達;敬偉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東中網電力有限公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/68;G06T7/00;G06F16/29;G06F16/906;G06Q10/00;G06Q50/06;G01C9/00
• 代理公司: 北京中譽至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11858
• 代理人: 霍麗惠

本發明涉及無人機測量領域，特別是利用無人機對電線桿傾斜度進行測量，具體地提供一種基于同步定位與建圖的無人機監測電線桿傾斜度系統。該系統包括電線桿結構模型數據庫模塊、無人機飛線與測量模塊和無人機數據處理模塊，根據電線桿的三維坐標數據和無人機的位姿數據擬合出電線桿的中心軸線以及計算出電線桿的傾斜度。本發明能夠實時監測電線桿的情況，在最大程度上提升監測效能，降低監測的人力成本和設施成本，還能夠實現在未知環境下且無定位系統時對電線桿的傾斜度進行測量，保證更加智能化、高效化和精確地監測電線桿，快速找到存在隱患的電線桿并通告，加強智能化的維護巡檢工作；具有準確性、穩定性、易用性和功能性等優點。

技術領域

本發明涉及無人機測量領域，特別是利用無人機對電線桿傾斜度進行測量，具體地提供一種基于同步定位與建圖(SLAM)的無人機監測電線桿傾斜度系統。

背景技術

電線桿就是電力線路中用于架設電線的桿，例如圓柱形木桿、圓柱形水泥桿和錐形水泥桿等，電線桿的垂直度對電力線路的正常安全可靠運行起著非常重要的作用，所以在施工安裝時以及在運行一定周期時有必要對電線桿的傾斜度進行測量。

現有大部分對電線桿的傾斜度進行測量的方法仍處在人工階段，例如基于儀器的經緯儀測量法、平面鏡測量方法和傾角儀法等，這些傳統方法大多存在著受地形條件影響較大，以及繁瑣、不易操作且精度不高等問題。對于基于北斗定位的電線桿傾斜監測系統也需要人力安裝監測終端以及配套設施，這些監測終端和配套設施位于野外，被日曬雨淋而容易損壞和無效，也增加測量成本和人工成本，并且工作效率低下。

中國專利CN201911074325.3公開了一種基于視覺的輸電線路桿塔在線識別和傾斜檢測方法，包括對無人機航拍圖片進行角度校正，對獲取的圖像進行預處理并利用LSD算法提取線段特征；將得到的圖片的線段特征進行過濾，得到濾除傾斜度小于預設閾值的線段，并將過濾后的滿足預設線段融合標準的斷續線段融合；根據最外側塔腳特征尋找桿塔最外側塔腳線段，并根據塔腳在桿塔中的位置進行桿塔區域的識別與定位；計算兩條桿塔最外側塔腳線段的中線與垂直方向的夾角，所述夾角即為計算的該方向桿塔的傾斜度，在桿塔周圍的四個方向分別計算桿塔的傾斜度實現桿塔的傾斜檢測。

中國專利CN202010603522.6公開了一種電線桿傾斜檢測方法，包括獲取圖像邊緣與地平面平行的待測圖像；將所述待測圖像輸入至訓練好的電線桿檢測模型中，獲取包含電線桿的最優候選框；對所述最優候選框的圖像中的電線桿進行直線檢測，得到電線桿的邊緣線段；計算電線桿兩側的所述邊緣線段與地平面的兩個夾角，若兩個所述夾角相等，則判斷電線桿未發生傾斜；其中，所獲取的待測圖像可以采用帶有陀螺儀傳感器的無人機進行拍攝。

發明內容

針對現有技術在對電線桿的傾斜度進行測量時存在測量成本和人工成本較高、精度不高且效率低下等缺點，提供一種基于同步定位與建圖的無人機監測電線桿傾斜度系統。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：基于同步定位與建圖的無人機監測電線桿傾斜度系統，用于測量電線桿的傾斜度，其特征在于：包括電線桿結構模型數據庫模塊、無人機飛線與測量模塊和無人機數據處理模塊；

所述電線桿結構模型數據庫模塊用于對電線桿進行分類并構建對應的電線桿數學結構模型，以及根據所述電線桿數學結構模型設計無人機的初始巡檢路線；所述無人機飛線與測量模塊用于獲取所述電線桿的三維坐標數據和所述無人機的位姿數據并實現同步定位與建圖；所述無人機數據處理模塊用于根據所述電線桿的三維坐標數據和所述無人機的位姿數據擬合出電線桿的中心軸線以及計算出電線桿的傾斜度。

優選地，所述電線桿采用鋼結構桿、木結構桿或鋼筋混凝土結構桿，所述電線桿的簡化模型為立于地面的圓柱體。