本發(fā)明涉及無人機測繪領域，尤其涉及一種使用無人機進行橋梁災害檢測的方法。
背景技術：
隨著航拍技術、遙感技術的不斷發(fā)展，無人機應用更多地滲透到各行各業(yè)。無人飛行器可分許多類別，其中無人多旋翼飛行器因結(jié)構(gòu)簡單、價格相對低廉，可應用于公路橋梁檢測、線路巡檢等領域。
通過橋梁檢測，我們可以確保橋梁的使用安全；及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害及異?，F(xiàn)象；為橋梁的維修養(yǎng)護提供科學依據(jù)，以適時采取合理的維修加固方法，延長橋梁的使用壽命、提高其承載能力，降低橋梁的維護費用，或拆除重建；考察橋梁是否能滿足將來運輸量的要求；為橋梁設計、規(guī)范修訂和完善等提供依據(jù)。
傳統(tǒng)方法的弊端：
管養(yǎng)部門通常定期對橋梁進行檢查，多采用傳統(tǒng)檢測手段，依靠肉眼或者輔助工具(如橋檢車、望遠鏡等)來檢測橋梁主要構(gòu)件是否出現(xiàn)裂縫、開裂破損、露筋銹蝕、支座脫空等病害。
對于特殊結(jié)構(gòu)橋梁(如斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋等)或者大跨高墩橋梁，在梁底板、塔柱、索纜、斜拉索、塔頂避雷針等可及范圍以外，常規(guī)檢測手段和方法存在局限性，可操作的難度非常大，存在檢查盲區(qū)，其中局部盲區(qū)采取人工現(xiàn)場察看檢查，但效率低、難度大、危險系數(shù)高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，包括如下步驟：
提供一無人機及地面控制系統(tǒng)，并將無人機與地面控制系統(tǒng)相連接；
地面控制系統(tǒng)操控無人機進行巡航，并使用無人機底部懸掛的取景裝置對橋梁的整體和/局部進行圖像/視頻采集，并將采集的圖像視頻傳輸至地面控制系統(tǒng)；
地面控制系統(tǒng)根據(jù)多角度拍攝的橋梁整體的圖像數(shù)據(jù)進行進行建模，生成橋梁三維模型，以及
根據(jù)傳輸回的視頻視頻來判定橋梁局部是否存在異常，若存在異常，控制無人機對橋梁的該位置處進行多次取景拍攝，根據(jù)反饋回的圖像/視頻數(shù)據(jù)進行處理，計算出橋梁存在異常的位置尺寸。
上述的使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，其中，所述飛行器為無人多旋翼飛行器。
上述的使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，其中，所述飛行器為模塊化結(jié)構(gòu)，旋翼、云臺、取景裝置均為可拆解結(jié)構(gòu)。
上述的使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，其中，所述取景裝置由相機和攝像頭組成，相機用于多方位拍攝橋梁整體的圖像數(shù)據(jù)，攝像頭用于實時錄制飛行器在飛行過程中的圖像數(shù)據(jù)。
上述的使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，其中，所述無人機下方懸掛有電動云臺，所述取景裝置固定在所述云臺上。
上述的使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，其中，所述云臺為電動云臺，地面控制系統(tǒng)遠程控制所述電動云臺進行旋轉(zhuǎn)、傾斜，進而調(diào)整取景裝置的取景范圍。
具體實施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
本發(fā)明提供了一種使用無人機進行橋梁災害檢測的方法，包括如下步驟：
提供一無人機及地面控制系統(tǒng)，并將無人機與地面控制系統(tǒng)相連接；
地面控制系統(tǒng)操控無人機進行巡航，并使用無人機底部懸掛的取景裝置對橋梁的整體和/局部進行圖像/視頻采集，并將采集的圖像視頻傳輸至地面控制系統(tǒng)；
地面控制系統(tǒng)根據(jù)多角度拍攝的橋梁整體的圖像數(shù)據(jù)進行進行建模，生成橋梁三維模型，以及
根據(jù)傳輸回的視頻視頻來判定橋梁局部是否存在異常，若存在異常，控制無人機對橋梁的該位置處進行多次取景拍攝，根據(jù)反饋回的圖像/視頻數(shù)據(jù)進行處理，計算出橋梁存在異常的位置尺寸。
在本發(fā)明一可選的實施例中，所述飛行器為無人多旋翼飛行器。
在本發(fā)明一可選的實施例中，所述飛行器為模塊化結(jié)構(gòu)，旋翼、云臺、取景裝置均為可拆解結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明一可選的實施例中，所述取景裝置由相機和攝像頭組成，相機用于多方位拍攝橋梁整體的圖像數(shù)據(jù)，攝像頭用于實時錄制飛行器在飛行過程中的圖像數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明一可選的實施例中，所述無人機下方懸掛有電動云臺，所述取景裝置固定在所述云臺上。
在本發(fā)明一可選的實施例中，所述云臺為電動云臺，地面控制系統(tǒng)遠程控制所述電動云臺進行旋轉(zhuǎn)、傾斜，進而調(diào)整取景裝置的取景范圍。
在使用無人機的檢測過程中，具有如下注意事項：
1、無人機檢測一般由2名專業(yè)技術人員分別控制機身運動、檢測攝像2部分進行飛行和數(shù)據(jù)采集。起飛前，無人機需放置平穩(wěn)，調(diào)試各系統(tǒng)確保開機運行正常后，統(tǒng)一指令調(diào)度起飛。在飛行過程中，根據(jù)檢測對象的差異控制不同的安全距離。橋墩和塔柱一般控制在5米左右，纜索和鋼構(gòu)件等地形復雜部位一般控制在10米左右，具體安全距離需結(jié)合現(xiàn)場情況確定。
2、無人機空間位置信息、攝錄畫面實時顯示在地面站系統(tǒng)的監(jiān)控屏幕上，檢測人員根據(jù)監(jiān)控初步判斷檢測對象是否存在病害。若存在，檢測人員根據(jù)病害程度，選擇無人機懸停進行局部高清拍照或繼續(xù)前進。無人機飛行控制、攝像系統(tǒng)采用無線傳輸信號進行控制，檢測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)存儲在無人機機身，有效避免長距離無線傳輸引起的數(shù)據(jù)衰減或干擾。
3、檢測過程受日照方向、風速、天氣狀況等影響較大，一般應選擇檢測對象迎光面，采集圖像數(shù)據(jù)較為清晰，避免出現(xiàn)逆光，提高數(shù)據(jù)采集成功率。一般選擇在晴天無風環(huán)境下進行檢測，盡量減少環(huán)境因素影響，降低檢測過程的安全風險。
4、通過現(xiàn)場無人機數(shù)據(jù)采集后，將圖像等數(shù)據(jù)下載，利用視頻和圖像處理軟件，分析并確定發(fā)現(xiàn)病害的具體位置和病害尺寸等，然后根據(jù)《公路技術狀況評定標準》(jtg/th21-2011)等相關規(guī)范，對檢測對象的構(gòu)件進行評定。
本發(fā)明采用無人機對橋梁進行檢測，優(yōu)勢在于：
1、無人機能夠定點懸停觀測，實時傳輸畫面，且能自控飛行，與常規(guī)檢測相比，具有較多優(yōu)勢。
2、使用成本低.所用的技術均為比較成熟的技術，在各領域都已大規(guī)模應用，如gnss導航技術、數(shù)碼影像技術、無線電遙控等技術等，所有設備只需電池供電，沒有額外費用，使用成本遠低于搭架檢測和橋梁檢測車。
3、檢測精度高。多軸飛行器可以搭載高分辨率攝像機對各種橋梁病害進行細致拍攝，能隨時操控拍攝位置，可進行多次，反復檢測。
4、使用靈活，適應范圍廣。外業(yè)只需一臺筆記本電腦及一臺遙控裝置就可以對大型橋梁進行檢測，且不需要專用起降場地，有利于橋梁檢測的日?；M行。
5、維修保養(yǎng)方便。機體為模塊化結(jié)構(gòu)，便于運輸，所搭載的設備均為外設，可方便靈活進行升級或更換。
以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結(jié)構(gòu)應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。