一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法与流程

一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法
1.本技术是针对申请日为2022年07月12日、申请号为2022108156031的名称为“一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及无人机应用及倾斜摄影建模技术领域，具体为一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法。


背景技术：

3.目前国内变电站无人机自主巡检均采用的是无人机搭载激光雷达进行点云建模，点云建模的优势在于精度高，对于制高点导地线的呈现效果较好，但变电站通常带电设备布局相对比较复杂，点云建模在较低的地面设备的细节纹理清晰度上存在普遍模糊难以识别物体原本样貌，对于航线规划来说增加了不少难度，且无人机在飞行过程中还有触碰带电设备的风险，所以如何解决上述提出的问题，成为了当前急需解决的难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种通过倾斜摄影获取数据完成建模，再结合激光雷达模型进行缺点互补，制定无人机自主巡检的方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法，具体实施包括以下步骤：
6.步骤1：通过无人机搭载拍照设备进行倾斜摄影完成照片采集，设置采集航线，采用重叠密集扫描方法对变电站进行数据采集，并对盲区采用手动补拍进行数据补充。
7.步骤2：通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网后结合照片生产附有纹理的实体模型。
8.步骤3：通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，在立体模型上，确认想要巡视的点位，派遣无人机执行航线巡检，数据信息准确回传，无人机安全返回即可。
9.作为优选，在步骤1中，确认设备，通过无人机搭载可见光单镜或五镜进行航线规划采集整站带有rtk定位信息的照片采集，采集过程使用倾斜摄影技术。
10.作为优选，在步骤1中，在采集航线规划阶段，先通过无人机飞至变电站设备制高点，记录变电站最高位置，在最高位置上面5米设置重叠率90％以上的密集扫描航线，摄影拍照倾斜角度设置为负60
°
，再以之前记录的最高点上面30米的高度同样设置重叠率90％以上的密集扫描航线，两条航线无人机飞行速度设置为5米每秒，根据现场情况，对无人机拍摄盲区及变电站设备低点进行手动补拍。
11.作为优选，在步骤2中，将采集完成的大量照片和视频数据导入图像处理工作站，利用模型软件对收集的数据进行建模，收集的数据还可以是带rtk定位信息的单反甚至是手机以一定的重叠度环拍照片，通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网，格网结
合照片和视频数据产生附有纹理的实体模型。
12.作为优选，在步骤3中，通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，先根据现场实际情况设置安全拍摄距离、航线速度、返航高度、完成航线后动作、初始速度，之后设置无人机起始航点，再分别设置过程辅助航点、设置拍摄点、设置降落点，最后将规划好的kml格式航线文件上传无人机飞控，数据信息准确回传，无人机安全返回即可。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够通过实体模型在确保精度的情况下，更加真实的看清楚设备的细节，确认巡检的关键点位，通过较高的辨识度提前预判无人机飞行过程存在的风险，最大限度的保障飞行安全，航线规划也更高效，规划过程中结合激光雷达模型进行缺点互补，避免了无人机航线穿插实物导致无人机坠机的风险，通过实时传回的数据信息，能够在设备出现问题时第一时间做出决策，能够有效降低变电站因局部设备故障造成的经济损失。
附图说明
14.图1为本发明应用效果对比示意图。
具体实施方式
15.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
16.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
18.一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法，具体实施包括以下步骤：
19.步骤1：通过无人机搭载拍照设备进行倾斜摄影完成照片采集，设置采集航线，采用重叠密集扫描方法对变电站进行数据采集，并对盲区采用手动补拍进行数据补充。
20.步骤2：通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网后结合照片生产附有纹理的实体模型。
21.步骤3：通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，在立体模型上，确认想要巡视的点位，派遣无人机执行航线巡检，数据信息准确回传，无人机安全返回即可。
22.在步骤1中，确认设备，通过无人机搭载可见光单镜或五镜进行航线规划采集整站带有rtk定位信息的照片采集，采集过程使用倾斜摄影技术，为确保采集影像数据的高效性，单镜头可采用一控多机的集群采集模式，五镜头单机采集即可。
23.在步骤1中，在采集航线规划阶段，先通过无人机飞至变电站设备制高点，记录变电站最高位置，在最高位置上面5米设置重叠率90％以上的密集扫描航线，摄影拍照倾斜角度设置为负60
°
，再以之前记录的最高点上面30米的高度同样设置重叠率90％以上的密集扫描航线，两条航线无人机飞行速度设置为5米每秒，根据现场情况，对无人机拍摄盲区及变电站设备低点进行手动补拍。
24.在步骤2中，将采集完成的大量照片和视频数据导入图像处理工作站，利用模型软件对收集的数据进行建模，收集的数据还可以是带rtk定位信息的单反甚至是手机以一定的重叠度环拍照片，通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网，格网结合照片和视频数据产生附有纹理的实体模型。
25.在步骤3中，通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，先根据现场实际情况设置安全拍摄距离、航线速度、返航高度、完成航线后动作、初始速度，之后设置无人机起始航点，再分别设置过程辅助航点、设置拍摄点、设置降落点，最后将规划好的kml格式航线文件上传无人机飞控，数据信息准确回传，无人机安全返回即可，航线设置过程中，需考虑避开障碍物，起降点上空必须是空旷区域，以免起降过程中触碰正上方障碍物。
26.工作原理：
27.倾斜航摄仪拍摄模式的特殊性，相机间的相对关系对于地物覆盖范围、倾斜影像分辨率变化范围、相邻曝光点影像重叠度、集成系统空间尺寸乃至后续数据处理算法都会产生影响，针对多种排布可能，通过对地物覆盖范围、倾斜影像分辨率等因素进行计算与仿真，确定较优的排布模式为俯视影像长边跨航线、前视、后视影像长边跨航线、左视、右视影像短边跨航线，根据经验及模拟测试，以五镜头倾斜相机当倾斜角在40
°
～50
°
之间时，所获得的影像更接近人眼对立面纹理信息的真实视觉体验，从最开始指定航线采集数据，再通过数据处理获取变电站立体模型，最后在立体模型上设置无人机巡检航线，将执行命令上传至飞控，无人机准确到达巡检位置，数据信息准确回传，之后无人机能够安全返回即可。
28.上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过无人机搭载拍照设备进行倾斜摄影完成照片采集，设置采集航线，采用重叠密集扫描方法对变电站进行数据采集，并对盲区采用手动补拍进行数据补充；步骤2：通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网后结合照片生产附有纹理的实体模型；步骤3：通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，在立体模型上，确认想要巡视的点位，派遣无人机执行航线巡检，数据信息准确回传，无人机安全返回即可；在步骤1中，确认设备，通过无人机搭载可见光单镜或五镜进行航线规划采集整站带有rtk定位信息的照片采集，采集过程使用倾斜摄影技术，为确保采集影像数据的高效性，单镜头可采用一控多机的集群采集模式，五镜头单机采集即可；在步骤1中，在采集航线规划阶段，先通过无人机飞至变电站设备制高点，记录变电站最高位置，在最高位置上面5米设置重叠率90％以上的密集扫描航线，摄影拍照倾斜角度设置为负60
°
，再以之前记录的最高点上面30米的高度同样设置重叠率90％以上的密集扫描航线，两条航线无人机飞行速度设置为5米每秒，根据现场情况，对无人机拍摄盲区及变电站设备低点进行手动补拍；在步骤2中，将采集完成的大量照片和视频数据导入图像处理工作站，利用模型软件对收集的数据进行建模，收集的数据还可以是带rtk定位信息的单反甚至是手机以一定的重叠度环拍照片，通过计算机图形计算，结合pos信息处理，构成格网，格网结合照片和视频数据产生附有纹理的实体模型；在步骤3中，通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，先根据现场实际情况设置安全拍摄距离、航线速度、返航高度、完成航线后动作、初始速度，之后设置无人机起始航点，再分别设置过程辅助航点、设置拍摄点、设置降落点，最后将规划好的kml格式航线文件上传无人机飞控，数据信息准确回传，无人机安全返回即可，航线设置过程中，需考虑避开障碍物，起降点上空必须是空旷区域，以免起降过程中触碰正上方障碍物。2.根据权利要求1所述的一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法，其特征在于：所述变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法的排布模式为俯视影像长边跨航线、前视、后视影像长边跨航线、左视、右视影像短边跨航线，根据经验及模拟测试，以五镜头倾斜相机当倾斜角在40
°
～50
°
之间时，所获得的影像更接近人眼对立面纹理信息的真实视觉体验，从最开始指定航线采集数据，再通过数据处理获取变电站立体模型，最后在立体模型上设置无人机巡检航线，将执行命令上传至飞控，无人机准确到达巡检位置，数据信息准确回传，之后无人机能够安全返回即可。

技术总结
本发明公开了一种变电站无人机倾斜摄影建模及自主巡检的方法，包括以下步骤：步骤1：通过无人机搭载拍照设备进行倾斜摄影完成照片采集，设置采集航线，采用重叠密集扫描方法对变电站进行数据采集，并对盲区采用手动补拍进行数据补充；步骤2：通过计算机图形计算，结合POS信息处理，构成格网后结合照片生产附有纹理的实体模型；步骤3：通过组建好的实体模型结合激光雷达的扫描的模型进行航线规划，在立体模型上，确认想要巡视的点位，派遣无人机执行航线巡检，本发明能够通过倾斜摄影获取数据完成建模，结合激光雷达模型进行缺点互补，控制无人机完成自主巡检工作，有效解决了变电站巡检效率低的难题。巡检效率低的难题。巡检效率低的难题。


技术研发人员：李波 韦鹏 杨炯 李宁 张源 杨佳睿 王立志 冯明亮 蔡漪濛 康瑞 张晓波 蒋维 李瀚 朱建军 贺志华 罗宏洋 岳靖飞
受保护的技术使用者：宁夏超高压电力工程有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2023/7/18