CN103886189B - 用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统及方法，包括：无人机，用于对输电线路进行巡检，拍摄输电线路的图像信息，并将图像信息传输给地面监控站；若干个地面监控站，用于与无人机进行通信，读取无人机飞行状态数据和巡检结果数据，并将采集到的信息发送给巡检结果处理平台；巡检结果处理平台，用于读取若干个地面监控站的无人机的飞行状态信息和巡检结果数据；对巡检结果数据进行缺陷诊断，并对缺陷诊断出的缺陷进行增删改查和播放管理，本发明将图像缺陷标识信息与图像文件分开存储，缺陷展示时将相应缺陷信息与图像关联，展示巡检图像中输电线路缺陷的位置、注释或者说明等，实现对无人机巡检结果数据的高效、快速处理。

Description

用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统的运行检修领域，涉及无人机输电线路巡检领域，尤其是用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统及方法。

背景技术

无人机线路巡检在输电线路巡检中发挥着越来越重要的作用，无人机巡线系统可以部分代替巡线工人和有人机巡线系统，减轻电力服务人员的工作负荷，减少可能发生的人员危险的机率，降低电力设备的维护成本，提高电网的安全性和可靠性。在无人机巡检过程中，巡检结果的处理是无人机巡检的核心内容，如果对巡检结果的处理和管理不善，对巡检结果造成不可恢复的破坏，导致整个巡检任务失败，造成人员和物资的浪费和损失。如何高效、快速的对无人机巡检的结果数据进行处理，准确、清晰的标识和展示出巡检图像中的输电线路及其设备的缺陷，一直是困扰无人机巡检的一个难题。

要对无人机巡检结果数据进行高效和快速的处理和管理，就要将无人机巡检图像与巡检的输电线路信息的进行关联，使得可通过输电线路信息对巡检图像进行检索和管理。如果不能基于输电线路信息对巡检图像进行检索，就无法对巡检图像进行有效管理，使得巡检结果管理和处理混乱，影响巡检缺陷的判断和消缺的效率。对无人机巡检结果进行管理之外，还需要对无人机巡检结果数据进行有效的缺陷诊断和缺陷标识处理。现有的巡检缺陷标识方法，通过添加图层的方式将缺陷位置编码到到图像文件中，数据处理复杂性高，数据处理和存储的数据量较大，缺陷标识的速度和效率较低。标识后的缺陷图像，如果没有保存图像副本，极易丢失巡检的原始图像，造成无可挽回的损失。

在无人机巡检图像的处理和管理方面，国内外有比较多的专利、论文和其他资料公开。比如，北京航空航天大学机器人研究所的李晓宇、蒲立等人的“小型无人机的图像采集系统及目标识别”和电子科技大学的冷甦鹏、丁显平的“基于小型无人机的GPS数据及图像采集系统”等论文，对于巡检结果的处理多是通过图像模式识别的方法识别巡检对象，但是该方法无法识别巡检的输电线路设备的线路段、杆塔编号等信息，更没有针对输电线路提供无人机巡检图像和缺陷的标识和管理方法。

申请号为“200980129633.X”《注释图像》专利通过图像内容及图像关联信息对图像进行注释，实现图像信息的检索和管理，但是该专利没有提供将图像的注释展示到图像中展示的方法，注释与图像是一一对应关系，无法对注释进行单独管理。

申请号为“200980124029.8”的《图像处理》专利和申请号为“200980135115.9”的《标识图像控制装置》专利，均是通过图层的方式进行标识，不利于图像副本的保存，造成原始图像的丢失或损坏，造成无可挽回的损失。

综上所述，现有的巡检图像的缺陷标识方法，多是通过图像图层的方式对线路缺陷进行标识，数据处理的复杂性高，数据处理和存储的数据量较大，缺陷标识的速度和效率较低。此外，现有的巡检图像管理方法，缺少有效的无人机巡检图像与输电线路信息的匹配方法，通过输电线路信息对图像进行检索和管理的方法并不完善。现有无人机巡检的图像和缺陷管理的灵活性较差，其他行业的图像管理和检索方法直接应用到无人机线路巡检结果处理系统中，其效果并非理想，尚有许多问题需要解决。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统及方法，对无人机巡检的结果数据与巡检过程数据进行处理，使得可通过输电线路信息对巡检的图像进行检测和识别，并提供一种基于输电线路信息的检索和管理方法，并提供一种图像数据与缺陷数据相分离的缺陷展示、存储和管理方法，将图像缺陷标识信息与图像文件分开存储，缺陷展示时将相应缺陷信息与图像关联，展示巡检图像中输电线路缺陷的位置、注释或者说明等，实现对无人机巡检结果数据的高效、快速处理。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，包括：

无人机，所述无人机用于对输电线路进行巡检，拍摄输电线路的图像信息，并将图像信息传输给地面监控站；

若干个地面监控站，用于与无人机进行通信，读取无人机飞行状态数据和巡检结果数据，并与无人机进行时钟同步，将采集到的信息发送给巡检结果处理平台；

巡检结果处理平台，用于读取若干个地面监控站的无人机的飞行状态信息和巡检结果数据，并与地面监控站进行时钟同步；对巡检结果数据进行处理，通过巡检结果数据检索相应的巡检图像和缺陷；对巡检结果数据进行缺陷诊断，并对缺陷诊断出的缺陷进行增删改查和播放管理，并能够手工对巡检缺陷进行标识和编辑；

所述巡检结果处理平台包括图像属性管理模块和缺陷管理模块；

所述图像属性管理模块，用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；

所述缺陷管理模块，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理。

所述巡检结果处理平台，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与巡检图像管理模块通信，所述巡检图像管理模块分别与图像属性管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信，所述图像属性管理模块与输电线路管理模块和GIS模块通信，所述数据处理模块分别与图像属性管理模块、数据存储模块、通信模块和缺陷管理模块通信，所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信，所述通信模块与地面监控站通信。

所述人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块，通过音频、视频和图像方式展示出来。

所述巡检图像管理模块，用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作，并能够导入或者导出相应的图像文件；还用于图像的查询和检索，根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置，运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息，还能够查看检索出图像的缩率图，并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作。

所述数据处理模块，包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元，所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信；所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理，将相应处理结果发送到人机交互模块展示，并用于实现与地面监控站的系统时钟同步，读取地面监控站和无人机的状态信息；其中，外部识别单元，用于解析和响应外部指令，进行相应处理，并将处理结果发送到人机交互模块进行展示；时钟同步单元，用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟，保持时钟同步；状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息，并能够读取和导入无人机巡检的结果数据。

所述数据存储单元，用于系统数据的存储，并提供系统数据的增删改查管理，所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据；通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识，确保每个图像对应唯一的ID号；还用于图像和缺陷信息的检索。

所述图像属性管理模块，包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元，所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信，所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元，所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元；所述图像属性管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；其中，GPS定位单元，用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息；图像与输电线路信息匹配单元，根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息，确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段，便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索；图像与GIS信息关联单元，用于将巡检图像和从GIS模块中读取的GIS信息进行关联，使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷；图像属性编辑单元，用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息等属性信息进行编辑。

所述缺陷标识模块，用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷，并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述；所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述，所述缺陷位置是图元的位置信息，图像颜色默认为红色，允许进行配置。

所述缺陷管理模块，包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理；其中缺陷诊断单元，用于对巡检结果进行自动缺陷诊断，标示缺陷位置信息，给出缺陷描述信息；缺陷编辑单元，用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑，并将缺陷信息存储到数据库中；缺陷查询单元，用于查询已有的巡检缺陷，并展示查询到的缺陷。

所述缺陷播放模块，用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息，通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。

所述输电线路管理模块，用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作，其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组等信息。

所述GIS模块，用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息，以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示。

用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统的工作方法，主要包括如下步骤：

步骤（1）：无人机将巡检结果传输给地面监控站，地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台；

步骤（2）：输电线路信息匹配，根据步骤（1）的巡检结果确定巡检图片拍摄时对应的输电线路杆塔编号和位置；

步骤（3）：缺陷诊断，对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断；

步骤（4）：缺陷标识，通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识，确定缺陷的位置；所有的坐标位置点，均是以图像像素为单位；在巡检图片中展示时，通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷，不对巡检图像进行编辑，确保巡检原始图像的完整性；

步骤（5）：缺陷确认，对步骤（4）缺陷标识出的缺陷进行确定，如果不是缺陷，则将该缺陷图片标识为非缺陷；如果是缺陷，对相应缺陷图片进行标识；需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改，则对巡检缺陷信息进行调整和修改后，进入步骤（4）；不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤（6）；

步骤（6）：缺陷上传，完成缺陷的标识和确认后，将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后，上传到后台，结束巡检结果数据的处理。

所述步骤（1）的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志；

所述步骤（3）的具体步骤为：

首先，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，对诊断图像进行拼接和编辑；

其次，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，确定巡检图片中的缺陷图片；

最终，根据与专家库对比时的相似度默认为95%、90%、85%，确定不同的缺陷确定等级：高、中、低。

所述步骤（4）的缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。

所述步骤（2）的具体步骤如下：

步骤（2-1）：读取的图片的拍摄时间，在图片属性信息包含有该图片拍摄时间Photo_T，图片拍摄时间允许精确到0.01秒；

步骤（2-2）：读取无人机飞行的位置信息GPS和飞行的位置对应的时间GPS_T，时间GPS_T允许精确到0.01秒，位置信息GPS包括经度值和纬度值；

步骤（2-3）：根据步骤（2-1）巡检图像拍摄时间Photo_T，与步骤（2-2）无人机飞行的位置对应的时间GPS_T进检索比对，获取最接近的时间点GPS_T1；根据最接近时间GPS_T1获取监控信息中的GPS位置信息，作为参考GPS位置信息photo_GPS1；

步骤（2-4）：根据确定photo_GPS1位置，匹配输电线路数据中的最接近的输电线路杆塔。以拍摄photo_GPS1位置为原点，，对应的巡检水平线距L为半径，去匹配最近的输电线路杆塔或者杆塔段；

步骤（2-5）：根据巡检图像以及步骤（2-4）中匹配出的巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段，关联相应输电线路信息，通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息；所述输电线路信息包括输电线路中的图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级，GPS位置、运行维护班组、所属单位；

步骤（2-6）：根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联，确定巡检图像拍摄区域的地理信息、环境信息、气象信息和所属的行政区域信息。

所述步骤（2-4）的具体步骤如下：

步骤（2-4-1）：以图像拍摄时无人机的GPS位置photo_GPS1为原点，以水平线距L为半径的方式，获取包含圆形区域内的输电线路杆塔，并确定出GPS位置最为接近的输电线路杆塔tower0。输电线路信息从输电线路信息模块中获取。

步骤（2-4-2）：将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较，如果两个位置的偏差在默认偏差值w在设定值以内，则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0，进入步骤（2-4-3）；否则，则认为为输电线路杆塔段，进入步骤（2-4-4）；

步骤（2-4-3）：查找相应杆塔信息中杆塔标号，在图像属性信息中标题中写入对应的杆塔编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤（2-4-8）；

步骤（2-4-4）：查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔，后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔；

步骤（2-4-5）：根据杆塔的tower0，和其前序的杆塔pre_tower，确定该GPS值是否在（pre_tower，tower0）的杆塔段中，

如果该GPS值在（pre_tower，tower0）的杆塔段中，在图像信息中标题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤（2-4-8）；

如果该GPS值不在（pre_tower，tower0）的杆塔段中，查找后序杆塔post_tower，确定杆塔tower0是否在（tower0，post_tower）杆塔段中，

如果杆塔tower0在（tower0，post_tower）杆塔段中，在图像信息中标题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤（2-4-8），

如果杆塔tower0不在（tower0，post_tower）杆塔段中，进入步骤（2-4-6）；

步骤（2-4-6）：判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号是否大于等于2，如果是就进入步骤（2-4-7），否则，将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔，返回步骤（2-4-5）；

步骤（2-4-7）：确定杆塔段为（pre_tower，post_tower），查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号，在图像信息中标题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤（2-4-8）；

步骤（2-4-8）：确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段，结束计算。

本发明的有益效果：

1据本发明，可针对缺陷诊断中确定的具有线路缺陷的巡检图像，给出一种图像数据与缺陷数据相分离的缺陷展示、存储和管理方法，将图像缺陷标识信息与图像文件的存储相分离，缺陷展示时将相应缺陷信息与图像关联，展示巡检图像中输电线路缺陷的位置、注释或者说明等，可灵活、有效的对巡检缺陷进行管理，同时不对巡检的原始图像文件进行修改和破坏，保证了原始图像的有效和可用，便于原始图像数据的管理，提高原始图像和缺陷的管理的灵活性，降低原始图像和缺陷的维护成本。

2提供无人机巡检图像中高压输电杆塔识别方法，确定巡检图像对应的巡检输电线路杆塔或者杆塔段，并给出通过输电线路信息和GIS信息检索和管理无人机巡检图像和缺陷方法，减少巡检图像和缺陷的检索的时间，提高巡检图像和缺陷的检索和管理的效率，降低巡检图像和缺陷的管理成本。

附图说明

图1为系统总体结构图；

图2为系统总体流程图；

图3为输电线路信息匹配流程图；

图4为巡检图像与输电杆塔匹配流程图；

图5为无人机巡检示意图；

图6为巡检缺陷矩形标识示意图；

图7为巡检缺陷圆形标识图；

图8为巡检缺陷三角形标识图；

图9为数据处理模块结构图；

图10为图像属性管理结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，包括：

无人机，所述无人机用于对输电线路进行巡检，拍摄输电线路的图像信息，并将图像信息传输给地面监控站；

若干个地面监控站，用于与无人机进行通信，读取无人机飞行状态数据和巡检结果数据，并与无人机进行时钟同步，将采集到的信息发送给巡检结果处理平台；

巡检结果处理平台，用于读取若干个地面监控站的无人机的飞行状态信息和巡检结果数据，并与地面监控站进行时钟同步；对巡检结果数据进行处理，通过巡检结果数据检索相应的巡检图像和缺陷；对巡检结果数据进行缺陷诊断，并对缺陷诊断出的缺陷进行增删改查和播放管理，并能够手工对巡检缺陷进行标识和编辑；

所述巡检结果处理平台包括图像属性管理模块和缺陷管理模块；

所述图像属性管理模块，用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；

所述缺陷管理模块，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理。

所述巡检结果处理平台，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与巡检图像管理模块通信，所述巡检图像管理模块分别与图像属性管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信，所述图像属性管理模块与输电线路管理模块和GIS模块通信，所述数据处理模块分别与图像属性管理模块、数据存储模块、通信模块和缺陷管理模块通信，所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信，所述通信模块与地面监控站通信。

所述人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块，通过音频、视频和图像方式展示出来。

所述巡检图像管理模块，用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作，并能够导入或者导出相应的图像文件；还用于图像的查询和检索，根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置，运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息，还能够查看检索出图像的缩率图，并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作。

如图9所示，所述数据处理模块，包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元，所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信；所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理，将相应处理结果发送到人机交互模块展示，并用于实现与地面监控站的系统时钟同步，读取地面监控站和无人机的状态信息；其中，外部识别单元，用于解析和响应外部指令，进行相应处理，并将处理结果发送到人机交互模块进行展示；时钟同步单元，用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟，保持时钟同步；状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息，并能够读取和导入无人机巡检的结果数据。

所述数据存储单元，用于系统数据的存储，并提供系统数据的增删改查管理，所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据；通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识，确保每个图像对应唯一的ID号；还用于图像和缺陷信息的检索。

如图10所示，所述图像属性管理模块，包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元，所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信，所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元，所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元；所述图像属性管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；其中，GPS定位单元，用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息；图像与输电线路信息匹配单元，根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息，确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段，便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索；图像与GIS信息关联单元，用于将巡检图像和从GIS模块中读取的GIS信息进行关联，使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷；图像属性编辑单元，用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息等属性信息进行编辑。

所述缺陷标识模块，用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷，并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述；所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述，所述缺陷位置是图元的位置信息，图像颜色默认为红色，允许进行配置。

所述缺陷管理模块，包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理；其中缺陷诊断单元，用于对巡检结果进行自动缺陷诊断，标示缺陷位置信息，给出缺陷描述信息；缺陷编辑单元，用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑，并将缺陷信息存储到数据库中；缺陷查询单元，用于查询已有的巡检缺陷，并展示查询到的缺陷。

所述缺陷播放模块，用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息，通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。

所述输电线路管理模块，用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作，其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组等信息。

所述GIS模块，用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息，以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示。

如图2所示，用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统的工作方法，主要包括如下步骤：

步骤（1）：无人机将巡检结果传输给地面监控站，地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台；

步骤（2）：输电线路信息匹配，根据步骤（1）的巡检结果确定巡检图片拍摄时对应的输电线路杆塔编号和位置；

步骤（3）：缺陷诊断，对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断；

步骤（4）：缺陷标识，通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识，确定缺陷的位置；所有的坐标位置点，均是以图像像素为单位；在巡检图片中展示时，通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷，不对巡检图像进行编辑，确保巡检原始图像的完整性；缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。如图6所示，缺陷1的矩形标识方法为（figure_rectangle，P0(x0,y0)，P1(x0,y1)，P2(x1,y1)，P3(x1,y0)）；如图7所示，缺陷的圆形标识方法为（figure_circle，P0(x0,y0)，R）；如图8所示，缺陷的三角形标识方法为（figure_triangle，P0(x0,y0)，P1(x1,y1)，P2(x2,y2)）；所有的坐标位置点，均是以图像像素为单位。在巡检图片中展示时，通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷，不对巡检图像进行编辑，确保巡检原始图像的完整性。

步骤（5）：缺陷确认，对步骤（4）缺陷标识出的缺陷进行确定，如果不是缺陷，则将该缺陷图片标识为非缺陷；如果是缺陷，对相应缺陷图片进行标识。需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改，则对巡检缺陷信息进行调整和修改后，进入步骤（4）；不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤（6）；

步骤（6）：缺陷上传，完成缺陷的标识和确认后，将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后，上传到后台，结束巡检结果数据的处理。

所述步骤（1）的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志；

所述步骤（3）的具体步骤为：首先，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，对诊断图像进行拼接和编辑；其次，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，确定巡检图片中的缺陷图片；最终，根据与专家库对比时的相似度默认为95%、90%、85%，确定不同的缺陷确定等级：高、中、低。

所述步骤（4）的缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。

如图3所示，所述步骤（2）的具体步骤如下：

步骤（2-1）：读取的图片的拍摄时间，在图片属性信息包含有该图片拍摄时间Photo_T，图片拍摄时间允许精确到0.01秒；

步骤（2-2）：读取无人机飞行的位置信息GPS和飞行的位置对应的时间GPS_T，时间GPS_T允许精确到0.01秒，位置信息GPS包括经度值和纬度值；

步骤（2-3）：根据步骤（2-1）巡检图像拍摄时间Photo_T，与步骤（2-2）无人机飞行的位置对应的时间GPS_T进检索比对，获取最接近的时间点GPS_T1；根据最接近时间GPS_T1获取监控信息中的GPS位置信息，作为参考GPS位置信息photo_GPS1；

步骤（2-4）：根据确定photo_GPS1位置，匹配输电线路数据中的最接近的输电线路杆塔。以拍摄photo_GPS1位置为原点，，对应的巡检水平线距L为半径，去匹配最近的输电线路杆塔或者杆塔段；

步骤（2-5）：根据巡检图像以及步骤（2-4）中匹配出的巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段，关联相应输电线路信息，通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息；所述输电线路信息包括输电线路中的图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级，GPS位置、运行维护班组、所属单位；

步骤（2-6）：根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联，确定巡检图像拍摄区域的地理信息、环境信息、气象信息和所属的行政区域信息。

如图4所示，所述步骤（2-4）的具体步骤如下：

步骤（2-4-1）：以图像拍摄时无人机的GPS位置photo_GPS1为原点，以水平线距L为半径的方式，获取包含圆形区域内的输电线路杆塔，并确定出GPS位置最为接近的输电线路杆塔tower0。输电线路信息从输电线路信息模块中获取。

步骤（2-4-2）：将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较，如果两个位置的偏差在默认偏差值w在10米以内，则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0，进入步骤（2-4-3）；否则，则认为为输电线路杆塔段，进入步骤（2-4-4）；杆塔偏差值w允许配置，默认为10米；

步骤（2-4-3）：查找相应杆塔信息中杆塔标号，在图像属性信息中标题中写入对应的杆塔编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤（2-4-8）；

步骤（2-4-4）：查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔，后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔；

步骤（2-4-5）：根据杆塔的tower0，和其前序的杆塔pre_tower，确定该GPS值是否在（pre_tower，tower0）的杆塔段中，

如果在，在图像信息中标题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤（2-4-8）；

否则，查找后序杆塔post_tower，确定杆塔tower0是否在（tower0，post_tower）杆塔段中，

如果是，在图像信息中标题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤（2-4-8），

否则进入步骤（2-4-6）；

步骤（2-4-6）：判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号是否大于等于2，如果是就进入步骤（2-4-7），否则，将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔，返回步骤（2-4-5）；

步骤（2-4-7）：确定杆塔段为（pre_tower，post_tower），查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号，在图像信息中标题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤（2-4-8）；

步骤（2-4-8）：确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段，结束计算。

如图5所示，所述步骤（2-4-1）的具体步骤如下：

步骤（2-4-1-1）：计算出以图像拍摄时无人机的GPS位置photo_GPS1（photo_GPS1_x,photo_GPS1_y）为原点，L0为半径的圆形区域内的输电线路杆塔，L0的初始值为水平线距L。

步骤（2-4-1-2）：如果没有匹配到输电线路杆塔，且L0小于等于2*L，则将相应temp=L0+offset，offset的默认偏差值为10米。将匹配半径重新设置为L0=temp后，进入步骤1；如果没有匹配到输电线路杆塔，且L0大于等于2*L小于4*L，则将offset置为offset+20米，进入步骤（2-4-1-1）。如果没有匹配到对应的杆塔，且L0大于等于4*L，进入步骤（2-4-1-5）；如果匹配到了输电线路杆塔集（tower_p1，…，tower_pn），进入步骤（2-4-1-3）；

步骤（2-4-1-3）：以正北方向为初始方向，对应拍摄角度为0，计算输电线路杆塔集（tower_p1，…，tower_pn）中杆塔的tower_pi对应的拍摄角度C；计算方法如下：

$C=\arctan \left(\frac{\mathrm{tower}\_\mathrm{pi}\_y-\mathrm{photo}\_\mathrm{GPS}1\_y}{\mathrm{tower}\_\mathrm{pi}\_x-\mathrm{photo}\_\mathrm{GPS}1\_x}\right)$

比较拍摄角度C与无人机检测终端视角线与输电线路夹角A（如图5所示）的方向是否一致，将拍摄角度范围超过180度的杆塔删除，得出（tower_p1'，…，tower_pn'），进入步骤（2-4-1-4）；如果杆塔集合中没有杆塔，则进入步骤（2-4-1-2）；

步骤（2-4-1-4）：将杆塔集（tower_p1'，…，tower_pn'），以距离photo_GPS1远近指标进行排序，确定最近的杆塔tower0=tower_pi'；进入步骤（2-4-1-6）；

步骤（2-4-1-5）：提示用户没有匹配到对应杆塔，需进行杆塔信息补充确认。杆塔信息补充时进行GPS位置校验。如果与对应杆塔范围差距超过4*L，对用户进行提示，杆塔与图像拍摄位置相差范围超过4*L；补充完成拍摄图像的杆塔位置并确认后，进入步骤（2-4-1-6）；

步骤（2-4-1-6）：结束匹配。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，其特征是，包括：

无人机，所述无人机用于对输电线路进行巡检，拍摄输电线路的图像信息，并将图像信息传输给地面监控站；

若干个地面监控站，用于与无人机进行通信，读取无人机飞行状态数据和巡检结果数据，并与无人机进行时钟同步，将采集到的信息发送给巡检结果处理平台；

巡检结果处理平台，用于读取若干个地面监控站的无人机的飞行状态信息和巡检结果数据，并与地面监控站进行时钟同步；对巡检结果数据进行处理，通过巡检结果数据检索相应的巡检图像和缺陷；对巡检结果数据进行缺陷诊断，并对缺陷诊断出的缺陷进行增删改查和播放管理，并能够手工对巡检缺陷进行标识和编辑；

所述巡检结果处理平台包括图像属性管理模块和缺陷管理模块；

所述图像属性管理模块，用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；

所述缺陷管理模块，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理；

所述巡检结果处理平台，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与巡检图像管理模块通信，所述巡检图像管理模块分别与图像属性管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信，所述图像属性管理模块与输电线路管理模块和GIS模块通信，所述数据处理模块分别与图像属性管理模块、数据存储模块、通信模块和缺陷管理模块通信，所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信，所述通信模块与地面监控站通信；

所述数据存储模块，用于系统数据的存储，并提供系统数据的增删改查管理，所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据；通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识，确保每个图像对应唯一的ID号；还用于图像和缺陷信息的检索；

所述缺陷标识模块，用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷，并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述；所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述，所述缺陷位置是图元的位置信息，图像颜色默认为红色，允许进行配置；

所述缺陷管理模块，包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元，用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断，在巡检图像上通过图元标示缺陷位置，给出相应缺陷描 述信息，并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理；其中缺陷诊断单元，用于对巡检结果进行自动缺陷诊断，标示缺陷位置信息，给出缺陷描述信息；缺陷编辑单元，用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑，并将缺陷信息存储到数据库中；缺陷查询单元，用于查询已有的巡检缺陷，并展示查询到的缺陷；

所述缺陷播放模块，用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息，通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。

2.如权利要求1所述的用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，其特征是，

所述人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块，通过音频、视频和图像方式展示出来；

所述巡检图像管理模块，用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作，并能够导入或者导出相应的图像文件；还用于图像的查询和检索，根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置，运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息，还能够查看检索出图像的缩率图，并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作；

所述输电线路管理模块，用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作，其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组信息；

所述GIS模块，用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息，以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示。

3.如权利要求1所述的用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，其特征是，

所述数据处理模块，包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元，所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信；所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理，将相应处理结果发送到人机交互模块展示，并用于实现与地面监控站的系统时钟同步，读取地面监控站和无人机的状态信息；其中，外部识别单元，用于解析和响应外部指令，进行相应处理，并将处理结果发送到人机交互模块进行展示；时钟同步单元，用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟，保持时钟同步；状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息，并能够读取和导入无人机巡检的结果数据。

4.如权利要求1所述的用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统，其特征是，

所述图像属性管理模块，包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元，所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信，所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元，所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元；所述图像属性管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息，确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号，并与GIS信息相关联，实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理；其中，GPS定位单元，用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息；图像与输电线路信息匹配单元，根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息，确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段，便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索；图像与GIS信息关联单元，用于将巡检图像和从GIS模块中读取的GIS信息进行关联，使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷；图像属性编辑单元，用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息属性信息进行编辑。

5.如上述任一权利要求所述的用于无人机巡检的巡检结果数据处理系统的工作方法，其特征是，主要包括如下步骤：

步骤(1)：无人机将巡检结果传输给地面监控站，地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台；

步骤(2)：输电线路信息匹配，根据步骤(1)的巡检结果确定巡检图片拍摄时对应的输电线路杆塔编号和位置；

步骤(3)：缺陷诊断，对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断；

步骤(4)：缺陷标识，通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识，确定缺陷的位置；所有的坐标位置点，均是以图像像素为单位；在巡检图片中展示时，通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷，不对巡检图像进行编辑，确保巡检原始图像的完整性；

步骤(5)：缺陷确认，对步骤(4)缺陷标识出的缺陷进行确定，如果不是缺陷，则将该巡检图片标识为非缺陷；如果是缺陷，对相应巡检图片进行标识；需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改，则对巡检缺陷信息进行调整和修改后，进入步骤(4)；不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤(6)；

步骤(6)：缺陷上传，完成缺陷的标识和确认后，将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后，上传到后台，结束巡检结果数据的处理。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是，

所述步骤(1)的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志；

所述步骤(3)的具体步骤为：

首先，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，对诊断图像进行拼接和编辑；

其次，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，确定巡检图片中的缺陷图片；

最终，根据与专家库对比时的相似度默认为95％、90％、85％，确定不同的缺陷确定等级：高、中、低；

所述步骤(4)的缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。

7.如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤(2)的具体步骤如下：

步骤(2-1)：读取的图片的拍摄时间，在图片属性信息包含有该图片拍摄时间Photo_T，图片拍摄时间允许精确到0.01秒；

步骤(2-2)：读取无人机飞行的位置信息GPS和飞行的位置对应的时间GPS_T，时间GPS_T允许精确到0.01秒，位置信息GPS包括经度值和纬度值；

步骤(2-3)：根据步骤(2-1)巡检图像拍摄时间Photo_T，与步骤(2-2)无人机飞行的位置对应的时间GPS_T进检索比对，获取最接近的时间点GPS_T1；根据最接近时间GPS_T1获取监控信息中的GPS位置信息，作为参考GPS位置信息photo_GPS1；

步骤(2-4)：根据确定photo_GPS1位置，匹配输电线路数据中的最接近的输电线路杆塔；以拍摄photo_GPS1位置为原点，对应的巡检水平线距L为半径，去匹配最近的输电线路杆塔或者杆塔段；

步骤(2-5)：根据巡检图像以及步骤(2-4)中匹配出的巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段，关联相应输电线路信息，通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息；所述输电线路信息包括输电线路中的图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级，GPS位置、运行维护班组、所属单位；

步骤(2-6)：根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联，确定巡检图像拍摄区域的地理信息、环境信息、气象信息和所属的行政区域信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述步骤(2-4)的具体步骤如下：

步骤(2-4-1)：以图像拍摄时无人机的GPS位置photo_GPS1为原点，以水平线距L为半径的方式，获取包含圆形区域内的输电线路杆塔，并确定出GPS位置最为接近的输电线路 杆塔tower0；输电线路信息从输电线路信息模块中获取；

步骤(2-4-2)：将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较，如果两个位置的偏差在默认偏差值w在设定值以内，则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0，进入步骤(2-4-3)；否则，则认为为输电线路杆塔段，进入步骤(2-4-4)；

步骤(2-4-3)：查找相应杆塔信息中杆塔标号，在图像属性信息中标题中写入对应的杆塔编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤(2-4-8)；

步骤(2-4-4)：查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔，后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔；

步骤(2-4-5)：根据杆塔的tower0，和其前序的杆塔pre_tower，确定该GPS值是否在(pre_tower，tower0)的杆塔段中，

如果该GPS值在(pre_tower，tower0)的杆塔段中，在图像信息中标题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤(2-4-8)；

如果该GPS值不在(pre_tower，tower0)的杆塔段中，查找后序杆塔post_tower，确定杆塔tower0是否在(tower0，post_tower)杆塔段中，

如果杆塔tower0在(tower0，post_tower)杆塔段中，在图像信息中标题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，则进入步骤(2-4-8)，

如果杆塔tower0不在(tower0，post_tower)杆塔段中，进入步骤(2-4-6)；

步骤(2-4-6)：判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号是否大于等于2，如果是就进入步骤(2-4-7)，否则，将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔，返回步骤(2-4-5)；

步骤(2-4-7)：确定杆塔段为(pre_tower，post_tower)，查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号，在图像信息中标题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号，图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称，进入步骤(2-4-8)；

步骤(2-4-8)：确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段，结束计算。