[發明專利]一種基于無人機傾斜攝影輔助土方開挖施工的方法

有效

• 申請號: 202310717761.8
• 申請日: 2023-06-16
• 公開（公告）號: CN116448080B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 劉妹;徐巖;孫躍文;董帥;李偉;秦永彪;霍曉龍;李萌;張鑫;王韻迪;趙芳;劉紅伍
• 申請（專利權）人: 西安玖安科技有限公司;南京新伯科技有限公司
• 主分類號: G01C11/34
• 分類號: G01C11/34;G01C7/04;G01C11/04;G01S7/48;G01S17/86;G01S17/88;E02D1/02;E02D17/00;G06Q50/08;G06T17/05;G06V20/17;G06F17/10;H04N23/695;B64U101/31
• 代理公司: 北京國源中科知識產權代理事務所(普通合伙) 16179
• 代理人: 王少勇

1.一種基于無人機傾斜攝影輔助土方開挖施工的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、按照土方工程項目策劃分配先遣無人機，設定全區域巡航任務；

S2、派遣所述先遣無人機進行全區域傾斜攝影與激光雷達定位；

S3、利用傾斜攝影數據與雷達定位數據進行三維建模，對全區域場景進行識別分析并構建數字孿生模型，再進行模型精度校驗與重構優化；

S4、利用所述數字孿生模型進行施工仿真模擬，生成實際施工方案；

S5、依據所述實際施工方案分配工程施工任務，進行土方開挖施工；

S6、設定巡檢周期，派遣巡檢無人機對實際施工場地進行周期性監測；

S7、獲取所述巡檢無人機實時采集的攝影監測數據，同步至所述數字孿生模型，并對開挖進度及施工質量的進行分析評價；

所述利用傾斜攝影數據與雷達定位數據進行三維建模，對全區域場景進行識別分析并構建數字孿生模型，再進行模型精度校驗與重構優化包括以下步驟：

S31、分別對所述傾斜攝影數據與所述雷達定位數據進行去噪預處理；

S32、利用點云分割算法對所述雷達定位數據中原始點云數據進行分類；

S33、利用所述原始點云數據分類后的地面點云數據，結合所述傾斜攝影數據生成的密集點云數據構建三維土方模型；

S34、利用人工智能對所述傾斜攝影數據中出現的障礙物進行識別與標注，并獲取不同類型障礙物物理屬性參數，在所述三維土方模型中進行定位；

S35、利用原始點云數據分類后的障礙點云數據構建三維場景模型，并利用所述傾斜攝影數據進行修飾，與所述三維土方模型整合得到數字孿生模型；

S36、利用模型校正點對所述數字孿生模型進行精度校驗，根據校驗結果對所述數字孿生模型進行重構優化；

所述利用原始點云數據分類后的障礙點云數據構建三維場景模型，并利用所述傾斜攝影數據進行修飾，與所述三維土方模型整合得到數字孿生模型包括以下步驟：

S351、對各個不同類型的所述障礙物在所述三維土方模型中進行定位；

S352、對各個所述障礙物的關鍵特征點進行提取，計算每個所述關鍵特征點最鄰近的n個鄰域點并擬合出局部拋物面，并利用最小二乘法計算各個拋物面的擬合系數，再利用擬合系數計算對應所述關鍵特征點的局部曲率；

S353、利用計算機自動捕捉所述局部曲率大于預設曲率閾值的所述關鍵特征點，并確定該所述關鍵特征點的位置；

S354、依據每個所述障礙物的類型及其對應的所述關鍵特征點，對模型數據庫進行遍歷，利用模板匹配的方式構建每個所述障礙物的三維場景模型，并根據該障礙物的類型匹配對應的物理屬性參數；

S355、整合所述三維土方模型內所有障礙物及其所述物理屬性參數，并利用所述傾斜攝影數據對所述三維場景模型進行紋理自動映射，最終構建內土方工程全區域的數字孿生模型；

所述利用模型校正點對所述數字孿生模型進行精度校驗，根據校驗結果對所述數字孿生模型進行重構優化包括以下步驟：

S361、確定每個所述模型校正點在所述數字孿生模型中對應的虛擬校正點，確定所述虛擬校正點的位置并計算數字物理量；

S362、獲取所述模型校正點構成的立方體結構的實測物理量；

S363、利用誤差分析數學模型計算所述數字物理量與所述實測物理量之間的誤差量，實現所述數字孿生模型的精度校驗；

S364、選取所述虛擬校正點及其對應的模型校正點計算模型方向向量與實測方向向量之間的偏移度；

S365、依據精度校驗結果與所述偏移度結果對所述數字孿生模型進行修正調整及重構優化。

2.根據權利要求1所述的一種基于無人機傾斜攝影輔助土方開挖施工的方法，其特征在于，所述派遣所述先遣無人機進行全區域傾斜攝影與激光雷達定位包括以下步驟：

S21、選取土方工程全區域內任意區域作為校正區域，并在所述校正區域內設定八個組成立方體結構的模型校正點；

S22、設定測量得到的地面分辨率的最低標準，依據所述先遣無人機攜帶的攝像鏡頭焦距計算所述先遣無人機飛行高度，規劃全區域巡航路線；

S23、派遣所述先遣無人機按照所述全區域巡航路線進行三角測量，實現全區域傾斜攝影及激光雷達定位。