CN109357663A - 桥梁检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种桥梁检测系统，该系统包括：飞行器、分别与该飞行器通讯连接的地面控制终端和至少4个基准站，该飞行器包括飞控装置和图像采集装置，该基准站用于接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给该飞控装置，该飞控装置根据该定位信息并采用预设差分算法确定该飞行器的位置信息；该飞控装置用于将该位置信息发送给该图像采集装置，该图像采集装置用于接收该位置信息，并以该位置信息为位置标示，获取该桥梁的局部图像信息；该图像采集装置还用于将该局部图像信息发送给该地面控制终端，该地面控制终端用于根据该局部图像信息，并采用预设图像处理算法获得该桥梁的全景图像。

Description

桥梁检测系统

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其涉及桥梁检测系统。

背景技术

随着我国基础设施建设的迅速发展，桥梁工程建设项目越来越多，为了维护桥梁的正常运作，确保其安全性，可靠性和稳定性，就必须对桥梁进行健康安全检测工作。

桥梁检测工作可以分为定期性检查和特殊性检查，现有技术中，桥梁检测的装备和技术比较单一，主要是依靠人工现场检查，通过检测人员目测或者亲自到达桥梁受检部位进行作业。这种方式主要存在的不足包括：1）可操作的难度大；2）效率低，整体性差；3）危险系数高；4）专业之间的协同性不好，技术沟通难度大。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种桥梁检测系统。

本发明实施例提供一种桥梁检测系统，该系统包括：飞行器、分别与所述飞行器通讯连接的地面控制终端和至少4个基准站，所述飞行器包括飞控装置和图像采集装置，所述基准站用于接收定位卫星发送的定位信息，并将所述定位信息发送给所述飞控装置，所述飞控装置根据所述定位信息并采用预设差分算法确定所述飞行器的位置信息；所述飞控装置用于将所述位置信息发送给所述图像采集装置，所述图像采集装置用于接收所述位置信息，并以所述位置信息为位置标示，获取桥梁的局部图像信息；所述图像采集装置还用于将所述局部图像信息发送给所述地面控制终端，所述地面控制终端用于根据所述局部图像信息，并采用预设图像算法获得所述桥梁的全景图像。

可选地，所述预设差分算法包括RTK载波相位差分算法，所述定位信息包括GPS全球定位系统定位信息。

可选地，所述图像采集装置包括若干图像采集镜头，所述图像采集镜头设置于所述飞行器机身的顶部和侧面，用于从多个角度上获取所述桥梁的局部图像信息。

可选地，所述基准站包括4个，所述基准站包括信号接收器和信号发射器，所述信号接收器用于接收所述定位卫星发送的定位信息，所述信号发射器用于将所述定位信息发送给所述飞控装置。

可选地，所述基准站分设于所述桥梁检测区域的四周，其中，所述信号接收器设置于桥面上方，所述信号发射器设置于桥面下方。

可选地，所述地面控制终端还用于通过控制所述飞控装置使所述飞行器按照预设规划路径飞行，并在所述飞行器飞行达到预设时间间隔，或者预设距离时，控制所述飞控装置确定所述飞行器的位置信息。

可选地，所述飞行器还包括数据传输装置，所述数据传输装置用于将所述飞行器的位置信息发送给所述图像采集装置，以及将所述局部图像信息发送给所述地面控制终端。

可选地，所述飞行器包括六旋翼无人机。

本发明实施例提供的桥梁检测系统包括：飞行器、分别与该飞行器通讯连接的地面控制终端和至少4个基准站，该飞行器包括飞控装置和图像采集装置，该基准站用于接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给该飞控装置，该飞控装置根据该定位信息并采用预设差分算法确定该飞行器的位置信息；该飞控装置用于将该位置信息发送给该图像采集装置，该图像采集装置用于接收该位置信息，并以该位置信息为位置标示，获取桥梁的局部图像信息；该图像采集装置还用于将该局部图像信息发送给该地面控制终端，该地面控制终端用于根据该局部图像信息，并采用预设图像处理算法，获得该桥梁的全景图像。

通过该检测系统能够实现的有益效果包括：通过飞行器上的图像采集装置获取桥梁的局部图像信息，并通过地面控制终端将该局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像，这样，检测者能够通过观测全景图像对桥梁进行检测，提高了桥梁检测效率。

其次，通过至少4个基准站接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给飞控装置，飞控装置能够根据该定位信息，采用预设差分算法确定飞行器的位置信息，这样，一方面能够提高飞行器的定位精度，保证定位的准确性；另一方面，图像采集装置可以以该位置信息为位置标示，采集桥梁的局部图像信息，这样通过局部图像信息便能够确定图像采集的位置，方便于后续检测者根据全景图像对桥梁进行检测时，准确地确定桥梁的受检部位。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种桥梁检测系统的结构图；

图2是根据一示例性实施例示出的另一种桥梁检测系统的结构图；

图3是根据一示例性实施例示出的无人机飞行的预设规划路径示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在对本发明的内容进行详细说明之前，首先对本发明的应用场景进行说明。

随着我国基础设施建设的迅速发展，桥梁工程建设项目越来越多，为了维护桥梁的正常运作，确保其安全性，可靠性和稳定性，就必须对桥梁进行健康安全检测工作。

桥梁检测主要是对其外观和结构性能进行检查评定，通常对结构性能的检查是通过一系列的力学试验完成，而对其外观检查主要依靠人工现场检查，通过检测人员目测或者亲自到达桥梁受检部位进行作业，或者，依靠辅助工具（如桥检车、望远镜等）来检测桥梁主要构件是否出现裂缝、开裂破损、露筋锈蚀、支座脱空等病害。

但这种方式不仅效率低、难度大、危险系数高，而且检测精度不高。随着桥梁结构的复杂化，检测工作难度逐渐加大，现有的检测技术手段暴露越来越多的局限和不足。

为解决现有技术中，主要依靠人工对桥梁进行检测，使得桥梁检测效率低、检测精度不高的问题，本公开提供一种桥梁检测系统，通过飞行器上的图像采集装置获取桥梁的局部图像信息，并通过地面控制终端将该局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像，这样，检测者能够通过观测全景图像对桥梁进行检测，提高了桥梁检测效率。

其次，通过至少4个基准站接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给飞控装置，飞控装置能够根据该定位信息，采用预设差分算法确定飞行器的位置信息，这样，一方面能够提高飞行器的定位精度，保证定位的准确性；另一方面，图像采集装置可以以该位置信息为位置标示，采集桥梁的局部图像信息，这样通过局部图像信息便能够确定图像采集的位置，方便于后续根据检测者根据全景图像对桥梁进行检测时，准确地确定桥梁的受检部位。

下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细的说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种桥梁检测系统的结构图，如图1所示，该系统包括：飞行器10、分别与该飞行器10通讯连接的地面控制终端11和至少4个基准站12，该飞行器10包括飞控装置101和图像采集装置102，该基准站12用于接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给该飞控装置101，该飞控装置101根据该定位信息并采用预设差分算法确定该飞行器10的位置信息；该飞控装置101用于将该位置信息发送给该图像采集装置102，该图像采集装置102用于在接收该位置信息后，以该位置信息为位置标示，获取桥梁的局部图像信息；该图像采集装置102还用于将该局部图像信息发送给该地面控制终端11，该地面控制终端11用于根据该局部图像信息，并采用预设图像处理算法获得该桥梁的全景图像。

本实施例通过飞行器上的图像采集装置获取桥梁的局部图像信息，并通过地面控制终端将该局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像。这样，桥梁检测者可以通过观测全景图像对桥梁进行检测，提高了桥梁检测的效率。

其中，该飞行器可包括无人机，为保证无人机在飞行过程中的稳定性，该无人机可包括六旋翼无人机，该六旋翼无人机还具有载重量大、续航能力强的优点，这样可在无人机上安装其他检测设备，如本实施例中的图像采集装置。

该定位卫星可包括GPS（Global Positioning System，全球定位系统）定位卫星，相应地，该定位信息可包括GPS定位信息。该基准站可包括4个，每个基准站用于同时获取4个相同的GPS定位卫星发送的GPS定位信息。每个基准站在接收到GPS定位信息后，将该GPS定位信息发送给飞控装置。

该预设差分算法可包括RTK（Real-time kinematic，实时动态）载波相位差分算法，飞控装置在接收到4个GPS定位信息后，采用RTK载波相位差分算法，确定出飞行器的位置信息。RTK载波相位差分算法是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，能够提高飞行器的定位精度，保证飞行器定位的准确性。例如，可实现至少200米范围内精度优于1cm的定位效果。

需要说明的是，该RTK载波相位差分算法可采用现有技术中的算法，本发明对此不作限制。

其中，该基准站可包括信号接收器和信号发射器，该信号接收器用于接收该定位卫星发送的定位信息，该信号发射器用于将该定位信息发送给该飞控装置。

在获取桥梁图像的过程中，飞行器不可避免地在桥梁下面飞行，以便于获取桥梁底部的局部图像信息。由于，桥梁底部结构复杂，遮挡物较多，定位信息容易受到遮挡，可能会削弱定位信息的强度。

因此，在一种可能的实现方式中，该基准站分设于该桥梁检测区域的四周，其中，该信号接收器设置于桥面上方，该信号发射器设置于桥面下方。例如，该桥梁检测区域可包括整个桥身，则该基准站可设置于桥梁的桥头和桥尾，其中，2个基准站可分设于桥头的两侧，另外两个基准站可分设于桥尾的两侧，以使定位信息覆盖整个桥梁。

此外，由于桥面上方遮挡物比较少，将信号接收器设置在桥面上方，可提高信号接收器接收定位信息的强度。由于桥梁底部结构比较复杂，遮挡物较多，很容易衰减定位信息的信号强度，可能造成飞行器在桥梁下面飞行时，接收不到定位信息。为避免该现象发生，本实施例将信号发射器设置在桥面下方，在桥面下方将定位信息发送给飞控装置，能够增强定位信息在桥底的信号强度，以保证飞行器在桥底飞行时，飞控装置接收到基准站发送的定位信息。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该飞行器10还包括数据传输装置103，该数据传输装置103用于将该飞行器101的位置信息发送给该图像采集装置102，以及将该局部图像信息发送给该地面控制终端11。

在获取桥梁的局部图像信息的过程中，为保证所获取的局部图像信息的完整性，该飞行器可按照预设规划路径飞行，示例地，该地面控制终端还用于通过控制该飞控装置使该飞行器按照预设规划路径飞行，并在该飞行器飞行达到预设时间间隔，或者预设距离时，控制该飞控装置确定该飞行器的位置信息。

示例地，以无人机为例，下面参考图3，结合无人机飞行的预设规划路径，对获取桥梁的局部图像信息的过程进行说明。为降低无人机操作的难度，可根据需求选择合适的无人机基础系统，并开发无人机飞行的预设规划路径。

在图3中，虚线箭头表示无人机飞行的预设规划路径，首先，该无人机上可安装定高传感器（如超声波传感器、激光测距传感器），利用该定高传感器使无人机自主飞行到预设高度，如桥梁下方的某一位置，在无人机飞行到桥梁下方时，通过无人机上安装的测距传感器（如激光测距传感器）确定无人机距离桥底面的距离，并确定无人机是否到达预设规划路径的飞行起点。在确定无人机到达预设规划路径的飞行起点时，控制无人机沿着预设规划路径飞行。在无人机飞行过程中，若达到预设时间间隔时，则地面控制终端控制飞控装置获取无人机的位置信息，随之，图像获取装置获取桥梁的局部图像信息。同样，在到达下一个预设时间间隔时，图像获取装置再次获取桥梁的局部图像信息，直到无人机飞行完整个预设规划路径。其中，该预设时间间隔可根据需要进行设置，本实施例对此不作限制。

该预设规划路径还可以包括逃生路径，该逃生路径可设置为距离飞行起点最短的路线，在无人机出现电量低或者遇到无法自主解决的故障时，可通过逃生路径，以最快的速度飞到飞行起点，然后再按照无人机下降路线上升到桥面，人为干预进行回收。

该图像采集装置可包括若干图像采集镜头，该图像采集镜头设置于该飞行器机身的顶部和侧面，用于从多个角度上获取该桥梁的局部图像信息。从多个角度上获取桥梁的局部图像信息，能够增加局部图像信息的有效性和完整性，以提高地面控制终端根据该局部图像信息拼接出来的桥梁的全景图像的准确性。

该图像采集镜头可根据实际需要进行选择，若需要增加获取图像的种类，则该图像采集镜头可包括多种不同类型的，例如，鱼眼镜头和平面镜头。需要注意的是，在选择图像采集镜头时，应尽量减少镜头对图像畸变的影响，以避免增加地面控制终端对局部图像信息处理的复杂度，影响局部图像信息的准确度。

该地面控制终端可包括车载主机、笔记本等，在图像采集装置获取桥梁的局部图像信息过程中，考虑到若将局部图像信息时时发送给地面控制终端，可能会在每次发送局部图像信息时都会丢失一小部分信息，最终导致在获取桥梁的全部局部图像信息时，丢失大部分图像信息，则可在图像采集装置获取桥梁的全部局部图像信息后，再一次性地将该局部图像信息发送给地面控制终端，减少局部图像信息的丢失。

地面控制终端根据预设图像算法对局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像，该预设图像处理算法可采用现有技术中的算法，本发明对此不作限制。例如，该预设图像算法可包括：预处理、相机矫正、特征提取、图像配准、光束调节、融合拼接等处理过程。其中，该预处理包括对输入的局部图像信息进行光照补偿、噪声消除等处理。由于局部图像信息可能会来自于不同的相机，且相机与目标间的距离在不断发生变化，因此需要通过相机矫正算法对局部图像信息的相关参数进行校正，以便于对局部图像信息进行拼接。提取局部图像信息的特征信息的方法可包括SIFT（Scale-invariant feature transform，尺度不变特征变换）、SURF或ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF，快速特征点提取和描述的算法）等。图像配准用于匹配相邻局部图像信息重叠区域的特征，找到匹配点数，配准相邻图像。由于拍摄时各相机采集到局部图像信息的光照强度不一致，因此需要通过光束调整方法统一光照强度，利用光束平差法进行调整。融合拼接目的是用于消除、平滑处理相邻的局部图像信息的缝隙，以实现全景图像的无缝过渡。

需要说明的是，本实施例只是举例说明，示例中的涉及的算法可包括现有技术中的算法，本公开对此不作限制。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种桥梁检测系统，其特征在于，包括：

飞行器、分别与所述飞行器通讯连接的地面控制终端和至少4个基准站，所述飞行器包括飞控装置和图像采集装置，所述基准站用于接收定位卫星发送的定位信息，并将所述定位信息发送给所述飞控装置，所述飞控装置根据所述定位信息并采用预设差分算法确定所述飞行器的位置信息；

所述飞控装置用于将所述位置信息发送给所述图像采集装置，所述图像采集装置用于接收所述位置信息，并以所述位置信息为位置标示，获取桥梁的局部图像信息；

所述图像采集装置还用于将所述局部图像信息发送给所述地面控制终端，所述地面控制终端用于根据所述局部图像信息，并采用预设图像算法获得所述桥梁的全景图像。

2.根据权利要求1所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述预设差分算法包括RTK载波相位差分算法，所述定位信息包括GPS全球定位系统定位信息。

3.根据权利要求2所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述图像采集装置包括若干图像采集镜头，所述图像采集镜头设置于所述飞行器机身的顶部和侧面，用于从多个角度上获取所述桥梁的局部图像信息。

4.根据权利要求3所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述基准站包括4个，所述基准站包括信号接收器和信号发射器，所述信号接收器用于接收所述定位卫星发送的定位信息，所述信号发射器用于将所述定位信息发送给所述飞控装置。

5.根据权利要求4所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述基准站分设于所述桥梁检测区域的四周，其中，所述信号接收器设置于桥面上方，所述信号发射器设置于桥面下方。

6.根据权利要求5所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述地面控制终端还用于通过控制所述飞控装置使所述飞行器按照预设规划路径飞行，并在所述飞行器飞行达到预设时间间隔，或者预设距离时，控制所述飞控装置确定所述飞行器的位置信息。

7.根据权利要求6所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述飞行器还包括数据传输装置，所述数据传输装置用于将所述飞行器的位置信息发送给所述图像采集装置，以及将所述局部图像信息发送给所述地面控制终端。

8.根据权利要求1至7任一项所述的桥梁检测系统，其特征在于，所述飞行器包括六旋翼无人机。