CN109665099B - 无人航空器以及架线摄影方法 - Google Patents

Abstract

提供一种架线摄影系统以及架线检摄影方法，使用搭载于无人航空器的摄像机，对架线摄影出焦点对齐的图像。搭载有将到焦点对齐的焦点面为止的距离固定成d后的摄像机(13)的多旋翼飞行器(1)边在检查架线上方的摄影开始点(S)进行移动边检查检查架线的位置，维持与检查架线的高度差d，并且在检查架线的正上方到摄影结束点(E)为止，边用摄像机(13)对下方的检查架线摄影边移动。

Description

无人航空器以及架线摄影方法

技术领域

本发明涉及对电力线等架线进行摄影的技术。

背景技术

作为对架线摄影的技术已知有如下技术：使用搭载于无人直升机等无人航空器的摄像机，从上方对高处的架线摄影，并且对摄影出的图像进行解析而检测架线的异常(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开特开2005-253189号公报

在使用搭载于无人航空器的摄像机从上方对高处的架线摄影的情况下，在针对由阵风引起的架线的摇晃的安全对策上，需要在无人航空器与架线之间隔开数m以上的距离，因此，由摄像机来观察，架线被观察成细线状。

而且，由此，即使利用摄像机的自动调焦功能，使摄像机的焦点与架线对齐，但是在架线上并没有自动调焦功能，可能会使焦点与架线的背景物对齐，变得不能良好地对架线的图像进行摄影。

发明内容

于是，本发明的问题是，使用搭载于无人航空器的摄像机，摄影出焦点与架线对齐后的图像。

为了达成上述问题，本发明作为对架线进行摄影的架线摄影系统，提供一种架线摄影系统，具备无人航空器；摄像机，搭载于上述无人航空器；

架线检测单元，对架线进行检测；以及控制部，搭载于上述无人航空器，使该无人航空器自动航行。在此，到上述摄像机的焦点对齐的焦点面为止的距离能够固定，上述控制部在架线摄影时将与上述架线检测单元检测到的架线之间的距离恒定地维持成规定的距离，并且，使上述无人航空器以沿着架线移动的方式自动航行。

另外，这样的架线摄影系统还可以构成为，在上述控制部中，在架线摄影时将与由上述架线检测单元检测位置后的架线之间的距离恒定地维持成上述规定的距离，并且使上述无人航空器以在架线的正上方沿着架线移动的方式自动航行。

另外，在这种情况下，优选地，在架线摄影时，到上述摄像机的焦点对齐的焦点面为止的距离设定成与上述规定的距离相同的距离。

另外，以上的架线摄影系统还可以设为，在上述无人航空器具备能够变更上述摄像机的朝向的万向支架，在上述控制部中，在架线摄影时使上述万向支架变更上述摄像机的朝向，以使由上述架线检测单元检测位置后的架线包括在上述摄像机的摄影范围中。

另外，在以上的架线摄影系统中，上述无人航空器还可以是多旋翼飞行器。

另外，为了达成上述问题，本发明提供一种使用无人航空器对架线进行摄影的架线摄影方法。在此，在上述无人航空器搭载有摄像机、检测架线的架线检测单元、以及使该无人航空器自动航行的控制部，该架线摄影方法具有：第一步骤，将到上述摄像机的焦点对齐的焦点面为止的距离固定；以及第二步骤，使上述控制部将与上述架线检测单元检测到的架线之间的距离恒定地维持成规定的距离，并使上述无人航空器以沿着架线移动的方式自动航行，并且，用将到上述焦点面为止的距离固定后的上述摄像机对上述架线进行摄影。

在此，这样的架线摄影方法还可以设为，在上述第一步骤中，将到上述摄像机的焦点对齐的焦点面为止的距离设定成与上述规定的距离相同的距离，在上述第二步骤中，使上述控制部将与由上述架线检测单元检测位置后的架线之间的距离恒定地维持成上述规定的距离，并且使上述无人航空器以在架线的正上方沿着架线移动的方式自动航行。

根据以上那样的架线摄影系统、架线摄影方法，能够将与架线之间的距离恒定地维持成规定的距离，并使上述无人航空器以沿着架线移动的方式自动航行，并且能够使用搭载于无人航空器的、将到焦点面为止的距离固定成从架线离开上述规定的距离后的位置开始的在摄影时焦点与架线对齐的距离后的摄像机来对架线进行摄影。

由此，能够使用搭载于无人航空器的摄像机，摄影出焦点与架线对齐后的良好的图像。

发明效果

如以上所述，根据本发明，使用搭载于无人航空器的摄像机，能够摄影出焦点与架线对齐后的图像。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的架线检查系统的构成的图。

图2是表示本发明的实施方式涉及的多旋翼飞行器的功能构成的图。

图3是表示本发明的实施方式涉及的摄影动作的图。

图4是表示本发明的实施方式涉及的摄影飞行控制处理的流程图。

符号说明

1…多旋翼飞行器，2…远程操作装置，3…数据处理装置，11…旋转翼，12…万向支架，13…摄像机，101…无线通信部，102…远程操作用无线通信部，103…图像传输用无线通信部，104…万向支架驱动部，105…旋翼驱动部，106…存储器，107…光流场装置，108…陀螺传感器，109…气压传感器，110…方位传感器，111…GNSS接收器，112…LIDAR，113…LRF，114…控制部。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

图1表示本实施方式涉及的架线检查系统的构成。

如图示所示，架线系统具备多旋翼飞行器(multi-copter)1、被称呼为比例控制系统、GCS(Ground Control Station)等进行多旋翼飞行器1的无线远程操作的远程操作装置2、以及作为计算机的数据处理装置3。

另外，多旋翼飞行器1是具备4个旋转翼11的无人航空器，在多旋翼飞行器1的下部连结有万向支架12，架线摄影用的摄像机13通过万向支架12被支承为能够绕3轴改变朝向。在此，摄像机13是具备能够选择性地设定有无工作的自动调焦功能的摄像机13，在将自动调焦功能设为关闭时，能够将从摄像机13开始到摄像机13的焦点对齐的焦点面为止的距离固定成手动等设定的值。

随后，图2表示多旋翼飞行器1的功能构成。

如图示所示，多旋翼飞行器1具备与数据处理装置3进行无线通信的无线通信部101、从远程操作装置2接收远程操作信号的远程操作用无线通信部102、以及将摄像机13摄影到的图像向数据处理装置3无线传输的图像传输用无线通信部103。

另外，多旋翼飞行器1具备驱动万向支架12并设定摄像机13的朝向的万向支架驱动部104、旋转驱动旋转翼11的旋翼驱动部105、存储器106、对多旋翼飞行器1的外部进行摄影并根据摄影到的图像检测多旋翼飞行器1针对外部的物体的移动的光流场装置107、检测多旋翼飞行器1的角速度的陀螺传感器108、检测气压的气压传感器109、检测方位的方位传感器110、通过使用卫星的卫星测位计算出当前位置的GNSS接收器111、将激光向多旋翼飞行器1的下方反射并对位于多旋翼飞行器1的下方的物体的三维位置进行计测的LIDAR112(Light Detection And Ranging)、将激光向多旋翼飞行器1的下方反射并对到位于多旋翼飞行器1的下方的物体的距离进行计测的LRF113(Laser Range Finder113)、以及控制多旋翼飞行器1的各部分的控制部114。

在这样的多旋翼飞行器1的构成中，控制部114使用光流场装置107、陀螺传感器、气压传感器109、方位传感器110的检测结果，使旋翼驱动部105对旋转翼11旋转驱动，以使多旋翼飞行器1以所需要的姿势、高度、速度进行飞行。

另外，控制部114通过无线通信部101从数据处理装置3接收到飞行数据的注册的指示时，将从数据处理装置3转移的飞行数据储存到存储器106。

在此，数据处理装置3具备与多旋翼飞行器1的无线通信部101进行无线通信的无线通信装置，通过无线通信，将飞行数据的注册的指示、飞行数据向多旋翼飞行器1发送。

另外，作为该飞行数据，使用数据处理装置3，由操作者边利用存储于数据处理装置3的地图数据，边根据用于检查而对架线进行摄影的区间，决定摄影开始点和摄影结束点并制作包括摄影开始点的3维坐标的数据和摄影结束点的3维坐标的数据在内的飞行数据。

以下，对架线检查系统中的架线的摄影动作进行说明。

首先，将对架设于架线的支承物间的架线中最上方的一根架线进行检查的情况作为例子，对架线的摄影动作进行说明。

在这种情况下，将进行检查的架线设为检查架线，如图3a所示，操作者将对检查架线进行摄影的区间L的检查架线的作为一端的位置的正上方的距检查架线规定距离d上空的位置设定为摄影开始点S，将检查架线的、对检查架线进行摄影的区间L的、作为与摄影开始点S相反侧的端的位置的正上方的距检查架线规定距离d上空的位置设定为摄影结束点E，制作包括摄影开始点S和摄影结束点E的3维坐标的数据在内的飞行数据，如上述所示，储存到多旋翼飞行器1的存储器106。

而且，在将飞行数据储存到多旋翼飞行器1的存储器106时，操作者在多旋翼飞行器1的飞行开始前，将多旋翼飞行器1的摄像机13的自动调焦功能设定为关闭，将从摄像机13开始到摄像机13的焦点对齐的焦点面为止的距离手动等设定为上述的距离d。

而且，操作者从数据处理装置3通过无线通信对多旋翼飞行器1的控制部114指示基于飞行数据的摄影飞行的开始。

另一方面，被指示了基于飞行数据的摄影飞行的开始的多旋翼飞行器1的控制部114开始以下所示的摄影飞行控制处理。

图4表示该摄影飞行控制处理的顺序。

如图示所示，多旋翼飞行器1的控制部114在摄影飞行控制处理中，首先，开始多旋翼飞行器1的飞行，基于由GNSS接收器111计算出的多旋翼飞行器1的当前位置，移动到飞行数据的摄影开始点的3维坐标的数据所表示的位置(步骤402)。

而且，控制万向支架12，将摄像机13设定为对正下方向进行摄影，开始摄像机13的摄影，并且开始由摄像机13摄影到的图像通过使用图像传输用无线通信部103的无线通信而向数据处理装置3的转移、以及向存储器106的记录(步骤404)。

在此，数据处理装置3显示并存储从多旋翼飞行器1转移的图像。

随后，使用LIDAR112、LRF113，对位于多旋翼飞行器1的下方的检查架线的位置、到检查架线的距离进行检测(步骤406)。

在此，检查架线的检测可以设为将位于多旋翼飞行器1的下方的、与多旋翼飞行器1最接近的物体作为检查架线进行检测，还可以是设为对由摄像机13摄影出的图像进行图像识别而检测检查架线。

随后，将多旋翼飞行器1的位置调整到检测到的检查架线的正上方的、距检查架线距离d上空的位置(步骤408)。

随后，多旋翼飞行器1的控制部114使用LIDAR112、LRF113检测到检查架线为止的标高方向的距离，并调整高度以使与检查架线的标高差维持成距离d，并且，在架线的正上方，到飞行数据的摄影结束点的3维坐标的数据所表示的位置为止以规定的一定速度边控制摄像机13的朝向边进行移动，以使检查架线包括在摄像机13的摄影范围中(步骤410)。

在此，到摄影结束点的3维坐标的数据所表示的位置为止的移动通过控制多旋翼飞行器1来进行，以便对于经纬度方向，根据使用了LIDAR112、LRF113、摄像机13后的图像识别所检测到的架线的位置，在架线的正上方移动。但是，简单来说，到摄影结束点的3维坐标的数据所表示的位置为止的移动还可以设为通过朝向摄影结束点的3维坐标的数据所表示的位置直线地前进来进行。

另外，以使摄像机13的摄影范围中包括检查架线而进行的摄像机13的朝向的控制通过使用万向支架12控制摄像机13的朝向来进行，以便通过使用LIDAR112、LRF113、摄像机13后的图像识别所检测出的架线的位置包括于摄像机13的摄影范围中。

而且，在移动到摄影结束点的3维坐标的数据所表示的位置时，结束摄像机13的摄影(步骤412)，着陆到起飞地点(步骤414)，结束摄影飞行控制处理。

以上，对多旋翼飞行器1的控制部114进行的摄影飞行控制处理进行了说明。

根据这样的摄影飞行控制处理，如图3b所示，多旋翼飞行器1首先移动到摄影开始点S附近的检查架线上的位置的正上方的距检查架线规定距离d上空的位置，开始对正下方方向的摄影。而且，之后，如图3c所示，一边将到检查架线的高度差维持成距离d，一边在检查架线的正上方，到摄影结束点E为止边由摄像机13对下方的检查架线进行摄影边移动。

在此，到摄像机13的焦点对齐的焦点面为止的距离被固定为距离d，在从摄影开始点S开始移动到摄影结束点E的期间中，从摄像机13到检查架线为止的距离被维持成距离d，所以，通过以上那样的摄影飞行控制处理，能够对检查架线进行焦点对齐的良好的摄影。

另外，使用数据处理装置3或者其他装置对通过以上的摄影飞行控制处理由摄像机13摄影并转移到数据处理装置3的图像、或者记录到存储器106的图像进行解析，由此，检测有无架线异常。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。

在此，在上面对以检查在架线的支承物间架设的架线中最上一根的架线的情况为例，对架线的摄影动作进行了说明，但是，即使对于检查最上一根架线以外的架线的情况，本实施方式也能够相同地进行应用。

即，即使在进行检查的一根架线不是最上的架线的情况下，只要在该架线与位于其上的架线之间具有充分的距离的情况下进行与最上一根架线的摄影动作相同的摄影动作即可。

另外，在进行检查的一根的架线与位于其上的架线之间没有充分的距离的情况下，以多旋翼飞行器1沿着在检查架线的斜上方与检查架线平行并离开距离d、并且距其他架线也离开距离d以上的线移动的方式，边控制多旋翼飞行器1的移动边进行检查架线的摄影即可。

另外，在支承物间架设的架线中的、在最上的位置沿水平方向并排设置的多个架线作为检查架线同时进行摄影的情况下，以多旋翼飞行器1沿着通过针对水平方向排列的多个检查架线的中央的第一线的正上方的、高度差与该第一线成为距离d的第二线移动的方式，边控制多旋翼飞行器1的移动，边以摄像机13的摄影范围中包括各检查架线的方式进行摄影即可。

另外，在上下方向并排设置多个架线为检查架线同时进行摄影的情况下，将从摄像机13开始到摄像机13的焦点对齐的焦点面为止的距离设定为适合于从最上的检查架线的上方正上离开距离d的位置开始，使摄像机13朝向下方对各检查架线进行摄影的距离，即，设定为焦点与各检查架线对齐的距离，以多旋翼飞行器1沿着在最上的检查架线的斜上方从检查架线离开距离d的线移动的方式，边控制多旋翼飞行器1的移动，边以摄像机13的摄影范围中包括各检查架线的方式进行摄影即可。

另外，以上的实施方式对于从侧方、下方对架线摄影的情况来说，能够通过多旋翼飞行器1沿着从架线向侧方、下方隔开规定距离分离的线上移动，并且控制为对架线进行摄影，由此，相同地进行应用。

Claims (5)

1.一种无人航空器，对架线进行摄影，

上述无人航空器的特征在于，具有：

激光探测及测距系统即LIDAR；

激光测距仪即LRF；

摄像机，到上述摄像机对焦的焦点面为止的距离能够固定；

万向支架，能够变更上述摄像机的朝向；以及

控制部，搭载于上述无人航空器，使该无人航空器自动航行，

上述控制部，

使用上述LIDAR及上述LRF，对架线进行检测；

使上述无人航空器自动航行到由三维坐标数据指示的位置；

控制上述万向支架将上述摄像机设定为对正下方向进行摄影；

使上述无人航空器以在用上述摄像机进行两个相邻塔之间的架线摄影时将与上述控制部检测到的架线之间的距离恒定地维持成架线上方的由上述LIDAR及上述LRF测量到的规定的距离、并且在两个相邻塔之间沿着所述架线以恒定的速度移动的方式自动航行。

2.如权利要求1所述的无人航空器，其特征在于，

上述无人航空器是多旋翼飞行器。

3.如权利要求1所述的无人航空器，其特征在于，

在架线摄影时，到上述摄像机对焦的焦点面为止的距离设定成与上述规定的距离相同的距离。

4.一种架线摄影方法，使用无人航空器对架线进行摄影，

上述无人航空器具有激光探测及测距系统即LIDAR、激光测距仪即LRF、摄像机、能够变更上述摄像机的朝向的万向支架以及控制部，所述控制部对架线进行检测并使搭载有所述控制部的上述无人航空器自动航行，

该架线摄影方法的特征在于，通过上述控制部执行如下步骤：

将到上述摄像机的对焦的焦点面为止的距离固定；

使用上述LIDAR及上述LRF对架线进行检测；

使上述无人航空器自动航行到由三维坐标数据指示的位置；

控制上述万向支架将上述摄像机设定为对正下方向进行摄影；以及

使上述无人航空器以在用上述摄像机进行两个相邻塔之间的架线摄影时将与上述控制部检测到的架线之间的距离恒定地维持成架线上方的由上述LIDAR及上述LRF测量到的规定的距离、并且在两个相邻塔之间沿着架线以恒定的速度移动的方式自动航行。

5.如权利要求4所述的架线摄影方法，其特征在于，

将到上述摄像机对焦的焦点面为止的距离设定成与上述规定的距离相同的距离。