[發明專利]基于四軸無人機的公路路面裂縫檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 202011508962.X
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112666963A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 何平;嚴志博;張克華;劉進步;倪豪蕾
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10;E01C23/01
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張永輝

本發明公開了基于四軸無人機的公路路面裂縫檢測系統及其檢測方法，涉及公路檢測技術領域，系統包括四軸無人機、數據傳輸子系統、地面控制子系統、圖像處理子系統，利用地面控制子系統完成對巡檢路徑的規劃，設置飛行高度和速度，依靠數據傳輸子系統將信息發送給四軸無人機，四軸無人機按照規劃的路徑飛行，并通過攝像頭采集原始圖像，在圖像處理單元中分別利用OpenCV分割鎖定道路使四軸無人機沿其自主飛行，利用神經網絡自動檢測裂縫，依靠GPS模塊標定裂縫位置。本發明的檢測系統技術使用門檻低，自動化程度高，其檢測公路路面裂縫的方法相較于傳統的人工檢測和道路檢測車方案，能夠顯著地提高公路路面裂縫檢測的效率，節省時間，降低人力物力成本。

技術領域

本發明涉及公路檢測技術領域，具體涉及基于四軸無人機的公路路面裂縫檢測系統及其檢測方法。

背景技術

在公路養護過程中，公路路面裂縫溯源檢測是提高工作效率的重中之重，傳統公路路面裂縫多通過人工巡查檢測，檢測效率較低，影響到對路面施工的及時性，隨著科技的發展有采用無人機對路面機械能拍攝采樣的新型公路路面裂縫檢測方法，但無人機拍攝畫面精度不足，并且拍攝視屏圖片篩選效率較低，仍不能很好的滿足公路路面裂縫檢測需要。

同時無人機在人工操作時，會因操控及時性不足影響到對公路障礙物的識別辨認，中國專利文獻CN110456805A公開了一種無人機智能循跡飛行系統及方法，所述飛行系統包括用于進行圖像采集的圖像采集單元、用于檢測飛行慣量的飛行姿態測量單元、用于進行神經網絡處理的神經網絡處理單元、及控制無人機飛行動作的控制單元，并將無人機前方的攝像頭采集的圖像作為輸人，通過卷積神經網絡對此輸入進行識別，并給出避障策略，在飛行過程中，采用基于高靈敏特性的隧道磁阻效應的飛行姿態測量單元，通過所述飛行姿態測量單元獲取無人機在飛行姿態的變化關鍵位置，并啟動所述圖像采集單元進行重點捕獲圖像，形成飛行環境的立體模型，為無人機循跡飛行路線提供關鍵位置圖像，但該飛行系統僅通過圖像采集單元實線避障效果，但缺乏對公路路面的適配能力，并且缺乏對公路路面裂紋的識別檢測能力，具有一定的缺陷。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，如：僅通過圖像采集單元實線避障效果，但缺乏對公路路面的適配能力，并且缺乏對公路路面裂紋的識別檢測能力，具有一定的缺陷，而提出的基于四軸無人機的公路路面裂縫檢測系統及其檢測方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

基于四軸無人機的公路路面裂縫檢測系統，包括四軸無人機、數據傳輸子系統、地面控制子系統、圖像處理子系統，所述四軸無人機包括機架，所述的四軸無人機頂部四角處固定安裝有動力裝置，所述機架中心固定安裝有個傳感元件，且機架前方固定安裝有第一云臺，且機架正下方固定安裝有第二云臺，且第一云臺上固定安裝有第一攝像頭，且第二云臺上固定安裝有第二攝像頭，所述機架內固定安裝有控制模塊，且控制模塊與動力模塊以、傳感元件和避障模塊通訊連接；

所述數據傳輸子系統包括5G數傳模塊、接收機模塊和云端服務器，所述的圖像處理子系統包括：循跡圖像處理單元和裂縫檢測圖像處理單元。

進一步地，所述機架包括：作為機軸的碳纖維圓管、機身碳纖維板，所述的動力裝置包括：無刷電機、玻璃纖維槳葉、鋰電池，所述的傳感元件包括：陀螺儀、加速度計、電子羅盤、GPS模塊、氣壓計，所述第一云臺和第二云臺結構箱相同，且第一云臺和第二云臺均包括：無刷電機、陀螺儀，所述控制模塊采用以STM32F407ZGT6為芯片的單片機，所述攝像頭采用廣角無畸變攝像頭，所述避障模塊采用超聲波模塊。

進一步地，所述地面控制子系統包括：手機APP、PC上位機和航模遙控器，所述的手機APP、PC上位機都是基于移動終端的軟件，這二者通過無線網絡將數據發送到云端服務器，所述四軸無人機上的 5G數傳模塊訪問云端服務器獲取數據，所述航模遙控器是獨立的控制裝置，且航模遙控器與機架上的接收機模塊通訊連接。