CN108596914A - 一种无人机盘煤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机盘煤方法，包括如下步骤：S1.由无人机携带拍照设备沿煤棚周围绕飞，所述拍照设备按照预设的倾角拍摄获取棚下煤堆的照片；S2.对所述棚下煤堆的照片进行图像处理，得到棚下煤堆的三维点云；S3.根据所述三维点云生成煤堆的三维模型，并计算煤堆的体积。具有可以对半封闭煤棚内的煤堆进行盘点，在采集煤堆的图像信息后，可自动对图像信息进行处理，建模，自动化程度高等优点。

Description

一种无人机盘煤方法
技术领域
本发明涉及盘煤技术领域，尤其涉及一种无人机盘煤方法。
背景技术
无人机盘煤是一种基于航空摄影测绘原理的新型的盘煤系统，其盘煤过程是通过无人机搭载一个测绘相机在煤场上方自动巡航并正摄(保持相机与水平线垂直向下90度)拍照，每个照片保证一定的重复度，最后使用专业的摄影测量软件重建煤场三维模型计算煤场料堆体积。
煤棚是一种彩钢结构的建筑，不透明，通过煤棚顶部正摄拍照无法完成内部堆料的拍摄。另外，由于目前无人机自动巡航依赖于GPS、GLONASS、北斗等卫星定位系统的支持，而半封闭式煤棚一般采用彩钢结构，对卫星信号有屏蔽作用，无人机无法在棚内正常自动巡航，因此无法采用正摄航拍测量原理从棚内部巡航实现堆料的盘点。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可以对半封闭煤棚内的煤堆进行盘点，在采集煤堆的图像信息后，可自动对图像信息进行处理，建模，自动化程度高的无人机盘煤方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种无人机盘煤方法，包括如下步骤：
S1.由无人机携带拍照设备沿煤棚周围绕飞，所述拍照设备按照预设的倾角拍摄获取棚下煤堆的照片；
S2.对所述棚下煤堆的照片进行图像处理，得到棚下煤堆的三维点云；
S3.根据所述三维点云生成煤堆的三维模型，并计算煤堆的体积。
进一步地，步骤S1中在拍照设备进行拍照时，同步开启所述煤棚内位于拍照设备一侧的补光灯。
进一步地，步骤S2对所述照片进行图像处理中，还包括对所述照片进行分割，剔除所述照片中非煤堆内容。
进一步地，所述对照片进行分割包括根据照片图像内容的颜色和/或明暗进行自动分割。
进一步地，步骤S1中，所述预设的倾角范围为20度至40度。
进一步地，步骤S1中所获取棚下煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第一重叠阈值。
进一步地，在步骤S3之前还包括对露天煤堆处理的步骤：
S1A.由无人机携带拍照设备获取露天煤堆的照片；
S2A.对所述露天煤堆的照片进行图像处理，得到露天煤堆的三维点云，将所述露天煤堆的三维点云和棚下煤堆的三维点云合并，得到煤堆总体的三维点云。
进一步地，步骤S1A中，拍照设备采用俯视正摄的方式获取露天煤堆的照片。
进一步地，步骤S1A中所获取露天煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第二重叠阈值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过无人机携带拍照设备对煤棚进行绕飞，倾斜拍摄获取棚下煤堆的图像，通过对图像进行处理得到三维点云，并建模得到煤堆的三维模型，从而可以实现对棚下煤堆的盘点。
2、本发明针对棚下光线较暗，在棚内设置补光灯，在拍照设备进行拍照时同步开启进行补光，而且，补光灯只开启无人机一侧的补光灯，以防止补光灯直射向拍照设备影响拍照，保证所拍摄的照片清晰。
3、本发明中所拍摄的棚下煤堆的照片，不可避免要拍摄到彩钢棚的结构以及棚内一些设备，根据煤堆的颜色与彩钢棚、设备颜色上的较大反差，将煤棚及设备的图像进行自动剔除，从而提高生成三维点云，并建立三维模型的精度。
4、本发明还可结合露天煤堆的无人机盘煤的方法，对露天煤堆采用俯视正摄获取图像，并得到三维点云，露天煤堆的三维点云与棚下煤堆的三维点云结合，可实现对露天与半封闭煤堆的盘煤。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程示意图。
图2为本发明具体实施例对棚下煤堆拍照的绕飞示意图。
图3为本发明具体实施例对露天煤堆拍照的飞行示意图。
图4为本发明具体实施例所生成的三维模型示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的人机盘煤方法，步骤为：S1.由无人机携带拍照设备沿煤棚周围绕飞，拍照设备按照预设的倾角拍摄获取棚下煤堆的照片；S2.对棚下煤堆的照片进行图像处理，得到棚下煤堆的三维点云；S3.根据三维点云生成煤堆的三维模型，并计算煤堆的体积。步骤S1中，预设的倾角范围为20度至40度。步骤S1中所获取棚下煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第一重叠阈值。第一重叠阈值的优选为60％。
在本实施例中，如图2所示，煤棚如图2(a)中虚线方框所示，A、B、C、D是煤棚的支撑柱。无人机沿如图2(a)中的飞行轨迹围绕煤棚绕飞，对棚下煤堆进行拍照。如图2(b)所示，图图2(b)中虚线是拍照设备的拍摄方向，以该拍摄方向与水平面的夹角为拍摄倾角，该倾角优选在20度至40度之间，无人机飞行的位置优选在煤棚上方1米左右。从而使得所拍摄的照片能够尽可能多的覆盖煤棚下的煤堆。
在本实施例中，步骤S1中在拍照设备进行拍照时，同步开启煤棚内位于拍照设备一侧的补光灯。由于煤棚档光，煤堆本身又为黑色，特别是在光照较差的天气，可能造成所拍摄的照片无法反映棚下的煤堆情况，因此，在煤棚内设置有补光灯，补光灯的位置可以如图2(a)中A、B、C、D四个支撑柱上，并靠近煤棚的顶部。如图2(a)中所示，当无人机飞行到煤棚右侧，对棚内煤堆进行拍照时，同步打开煤棚右侧位于B和C处的补光灯，将被拍面照亮。从而得到清晰的煤堆的照片。同时，通过补光，也可以使得煤棚下的设备以及立柱能够在所拍摄的照片上清晰的反映，与煤堆本身产生较大的反差。
在本实施例中，步骤S2对照片进行图像处理中，还包括对照片进行分割，剔除照片中非煤堆内容。对照片进行分割包括根据照片图像内容的颜色和/或明暗进行自动分割。在对棚下的煤堆进行拍照时，不可避免会拍摄到煤棚的立柱以及棚下的设备，在对照片进行图像处理生成三维点云时，需要将这些设备图像信息剔除，或者在生成三维点云后再将这些设备的点云去除，以保证盘煤的精度。因此，在本实施例中，可以利用所拍摄到照片中立柱以及设备与煤堆在颜色、亮度、明暗等信息上的巨大反差，将其与煤分割剔除出来，得到没有立柱与设备和照片。再进行图像处理生成三维点云，从而降低对三维点云数据的处理复杂度，提高生成煤堆的三维点云的精度。
根据煤场的实际情况，大部分为露天与半封闭的煤场，上述方法可以对煤棚下的半封闭的煤堆进行盘点。为了能够完整的对整个煤场进行盘点。在本实施例中，在步骤S3之前还包括对露天煤堆处理的步骤：S1A.由无人机携带拍照设备获取露天煤堆的照片；S2A.对露天煤堆的照片进行图像处理，得到露天煤堆的三维点云，将露天煤堆的三维点云和棚下煤堆的三维点云合并，得到煤堆总体的三维点云。步骤S1A中，拍照设备采用俯视正摄的方式获取露天煤堆的照片。步骤S1A中所获取露天煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第二重叠阈值。第二重叠阈值优选为60％
在本实施例中，如图3所示，对于露天煤堆，由于不存在遮档物，可以由无人机携带拍照设备采用俯视正摄的方式扫描飞行露天煤堆区域，得到露天煤堆的照片。再对露天煤堆的照片进行图像处理，得到露天煤堆的三维点云，再将露天煤堆的三维点云与棚下煤堆的三维点云合并，进行三维建模，从而得到整个煤场的三维模型，计算三维模型的体积，完成煤场的盘点。当然，需要说明的是，也可以分别对棚下煤堆和露天煤堆进行三维建模，再将所建立的两个三维模型合并，完成对煤场的盘点。图3中虚线即为无人机的飞行轨迹，通过从起点到终端的一次飞行，即可得到覆盖整个露天煤场的照片，相邻两张照片之间的重叠率优选大于60％，而相邻两条竖向航线间的图像重叠率不低于30％。图3中，AB为水平直线，在点A和点B所拍摄的照片，其图像重叠率优选不低于30％。或者是如图3中左侧航迹线的拍摄覆盖区域Ra，左斜线区域，右侧航迹线的拍摄覆盖区域Rb，右斜线区域，Ra和Rb之间的重叠率优选不低于30％。
在本实施例中，通过对三维点云进行三维建模，得到的三维模型如图4所示，计算三维模型的体积，即可完成对煤场的盘点。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种无人机盘煤方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.由无人机携带拍照设备沿煤棚周围绕飞，所述拍照设备按照预设的倾角拍摄获取棚下煤堆的照片；
S2.对所述棚下煤堆的照片进行图像处理，得到棚下煤堆的三维点云；
S3.根据所述三维点云生成煤堆的三维模型，并计算煤堆的体积。
2.根据权利要求1所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S1中在拍照设备进行拍照时，同步开启所述煤棚内位于拍照设备一侧的补光灯。
3.根据权利要求1所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S2对所述照片进行图像处理中，还包括对所述照片进行分割，剔除所述照片中非煤堆内容。
4.根据权利要求3所述的无人机盘煤方法，其特征在于：所述对照片进行分割包括根据照片图像内容的颜色和/或明暗进行自动分割。
5.根据权利要求1至4任一项所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S1中，所述预设的倾角范围为20度至40度。
6.根据权利要求5所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S1中所获取棚下煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第一重叠阈值。
7.根据权利要求6所述的无人机盘煤方法，其特征在于：在步骤S3之前还包括对露天煤堆处理的步骤：
S1A.由无人机携带拍照设备获取露天煤堆的照片；
S2A.对所述露天煤堆的照片进行图像处理，得到露天煤堆的三维点云，将所述露天煤堆的三维点云和棚下煤堆的三维点云合并，得到煤堆总体的三维点云。
8.根据权利要求7所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S1A中，拍照设备采用俯视正摄的方式获取露天煤堆的照片。
9.根据权利要求8所述的无人机盘煤方法，其特征在于：步骤S1A中所获取露天煤堆的照片，相邻两张照片之间的图像重叠率不低于预设的第二重叠阈值。
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