CN114035614B - 基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力线路巡检技术领域，公开了一种基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质，包括无人机系统，以及分别与无人机系统连接的航线修正模块、通讯模块、识别模块和图像采集模块；开发一套基于无人机前端自主图像识别系统，根据航点信息自动捕捉杆塔巡检目标点，并自动识别拍摄的目标点，若不符合拍摄标准则自动进行航点智能修正，确保能够拍摄到可靠的高质量杆塔照片，且照片的人工智能识别率达到实际应用要求。本发明具有自动识别目标点、能够自动修正航点并实时更新和能够采集高质量的杆塔目标点图像信息的有益效果。

Description

基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电力线路巡检技术领域，具体涉及一种基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质。

背景技术

随着近年来电力技术的大力发展，我国的电力输电线路的电压等级和输送距离大幅提高，而随之而来的，则是对输电线路的维护巡检问题，为保证输电线路的正常运行，需要对输电线路进行定期巡检。传统的巡检方式一般采用人工巡检，但是人工巡检的效率较低，周期较长，同时需要大量的人力物力，并且在一些环境恶劣的地方，人工巡检有很多弊端，不仅无法保证巡检工作的正常开展，同时也无法保证巡检工作人员的人身安全。

随着无人机技术的突破和民用无人机的普及，无人机应用于电力巡检也越来越多，现有技术中，有一种基于自动机场的无人机全自动化巡检系统及方法。系统包括自动机场和无人机巡检管控系统。所述自动机场包括电力无人机和自动机场控制系统；所述无人机巡检管控系统包括图像分析子系统和机场监控子系统。图像分析子系统内具备图像分类和图像识别的功能，机场监控子系统内具备巡检任务管理，视频直播功能，自动巡检命令通过机场监控子系统下发至机场控制系统。该方案提供的无人机全自动化巡检系统，能够通过车载移动机场的形式，克服地形地势问题，相较现有的无人机巡检系统，巡检灵活性，续航能力以及自动化程度都有较高的提升。

但是，现有的技术方案仍存在杆塔精细化巡检航点不可靠和精细化杆塔照片无法应用于智能识别等问题。因此，开发一套可以全自主识别杆塔目标点、自动生成巡检航点且巡检效果好的巡检系统十分有必要。

发明内容

本发明意在提供一种基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质，用来解决电力线路巡检效率低、效果差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：基于先验信息的无人机自主巡检方法，包括以下步骤：

步骤S1，采集输电线路杆塔目标点的信息数据，并生成输电线路杆塔精细化巡检航点形成巡检航点集合；

步骤S2，根据巡检航点集合并结合航线的先验信息自动生成原始巡检航线，然后将原始巡检航线发送至航线库；

步骤S3，向无人机系统发送巡检指令，无人机系统接收到巡检指令后从航线库调取原始巡检航线，并按照预设的巡检策略自动对输电线路进行巡检；巡检无人机根据巡检指令按照原始巡检航线路线飞行，依次对所有巡检航点进行图像采集，进行图像采集时巡检无人机先到达预设拍摄位置，然后判断图像采集的多个阻挡因素，每个阻挡因素都有对应的阈值范围，若当前阻挡因素超过阈值范围，则控制巡检无人机从预设拍摄位置调整无人机位置和云台角度至第一拍摄位置，若当前阻挡因素低于阈值范围，则无需调整拍摄位置；在当前拍摄位置进行图像采集，然后判断当前目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，若当前目标的尺寸达到预设尺寸且目标中心在图像中心，则直接对当前巡检航点进行图像采集，若当前目标的尺寸没有达到预设尺寸且目标中心不在图像中心，则调整相机焦距和云台角度后对当前巡检航点进行图像采集；多次调整拍摄位置进行图像采集，并对所有采集到的图像进行质量验证，当前巡检航点巡检完毕后，巡检无人机飞往下一个巡检航点进行巡检，直至整条输电线路巡检完毕；

步骤S4，巡检完毕后，将修正后的所有航点信息保存并生成新巡检航线，然后将新巡检航线保存至航线库中备用，最后控制巡检无人机返回。

本方案的原理及优点是：实际应用时，利用已知输电线路巡检航点的先验信息自动生成本条输电线路的巡检航线，然后利用巡检无人机搭配图像采集设备以及智能识别模块，按照巡检航线对输电线路进行巡检，拍摄本条巡检航线中不同杆塔上所有目标点的图像信息，以完成对所有目标点当前状态的准确判断，从而完成对本条输电线路的巡检任务，同时在图像采集时还能够根据当前的阻挡因素来自动调整拍摄位置和角度，从而使采集到的图像质量更高，巡检任务执行效果更好。本方案的优点在于生产航线的过程简单，直接利用已知的航点先验信息，能够减少人工测量的过程，节约时间和成本；其次能够在巡检过程中自动识别杆塔目标点，对所有目标点的识别程度更高，巡检过程更顺利，效果更好，极大程度上节约了人工成本。利用巡检无人机来对整条输电线路进行巡检，不仅能够保证其巡检的效率，还能使每次巡检的质量得以保证，从而对每个目标点进行全方位的巡检，避免巡检任务完成度低，从而导致输电线路有故障的风险，调整对输电线路的巡检策略，保证每一个巡检目标点都被巡检到，从而提高巡检效率和巡检质量。

优选的，作为一种改进，巡检策略包括以下内容：

步骤S31，无人机系统根据原始巡检航线生成巡检任务并将巡检任务下发给巡检无人机；

步骤S32，巡检无人机接受巡检任务后开始执行巡检任务，巡检无人机自动飞行到巡检航点预设拍摄位置并按照预设航向对准目标点；

步骤S33，巡检无人机对巡检航点和目标点进行位置关系核对，若满足拍摄要求则自动拍摄，不满足则自动调整航点位置，使其符合拍摄要求；

步骤S34，巡检无人机确认目标点位置后自动识别所拍摄的杆塔目标点，并核查是否满足拍摄规则，若满足拍摄规则，则对巡检航点进行图像采集，反之则自动修正巡检航点，直至满足拍摄规则；巡检无人机实时采集图像，通过识别模块自动识别目标点并在图像中将目标范围和中心位置标记出来，然后识别模块自动计算目标中心点与图像中心点像素偏差和方向，若两者不重合则发送指令给巡检无人机云台，调整云台航向角和俯仰角，使目标中心和图像中心重合；

步骤S35，目标在图像中的预设尺寸为W*H，识别模块计算目标实际像素尺寸的宽度和高度，并发送指令调整相机焦距和拍摄距离，使目标实际像素尺寸与预设尺寸一致，图像采集完成后将采集的图像发送至巡检系统，并由识别模块自动计算图像清晰度，若满足清晰度要求，则进行下一步操作，反之则调整焦距、拍照参数，直至图像清晰度满足要求；当前巡检航点图像采集完成后，巡检无人机飞往下一个巡检航点进行图像采集直至完成整条巡检航线的巡检任务。

将巡检无人机按照此巡检策略对整条输电线路进行巡检，不仅保证巡检效率高，而且能够使对每个杆塔上的所有目标点都进行了图像采集，从而方便对每个目标点的当前状态都有清晰的了解，从而判断当前整条输电线路的安全稳定性。

优选的，作为一种改进，杆塔目标点包括塔全貌、塔头、塔身、塔牌、塔基、导线端挂点、绝缘端子、横担端挂点、跳线线端、跳线横担端、跳线绝缘子、地线、线夹、防震锤和通道目标点。

将杆塔目标点的图像全部采集，则能够采集到挂点、绝缘端子、防震锤、钉销、导流线和地线的当前状态图像，从而能够对这些目标点进行后续的分析，最终分析出当前输电线路的运行状态，对输电线路的安全性进行精准评估。

优选的，作为一种改进，拍摄规则为，按照预设拍摄策略对杆塔目标点进行图像采集，使采集设备正对采集对象并保持所有采集对象在采集画面中的占比一致，同时保证采集目标点与巡检航点的空间距离、方位处于规定范围内。

使采集设备正对采集对象，则能够采集到最直观的图像信息，从而方便对目标点的状态进行分析，而保持所有采集对象在采集画面中的占比一致，能够使后期对采集图像的分析更快捷，不用调整分析方法，提高出具巡检结果的效率。

优选的，作为一种改进，拍摄策略为，先对同一杆塔的整体结构进行拍摄，其余目标点按照从一侧至另一侧和从上至下的顺序进行图像采集。

考虑到无人机发飞行高度，当无人机到达一个杆塔时，位于杆塔的上方，则将拍摄策略定为对同一杆塔的所有目标点按照从上至下，从左至右的顺序进行图像采集，能够减少无人机产生无用的飞行动作，加快采集速度，从而提高对整条航线的巡检效率。

优选的，作为一种改进，先验信息为自动规划的航线，航线包括若干航点信息。

将系统自动规划好的航线作为先验信息，能够为无人机的巡检提供基础航线，从而结合巡检航点生成巡检航线，不仅简化巡检航线的生成过程，同时能够与先验信息作出对照，使最终生成的巡检航线更准确。

优选的，作为一种改进，航点信息包括线路信息、杆塔编号、杆塔序号、杆塔经纬度、杆塔高度、云台方位角、云台俯仰角、目标点名称、相位和大小号侧。

将线路信息、杆塔编号、杆塔序号、杆塔经纬度、杆塔高度、云台方位角、云台俯仰角、目标点名称、相位和大小号侧都设置进航点信息中，使自动规划的航线更准确，从而使生成的巡检航线更接近输电线路的实际情况，从而使无人机执行巡检任务的效率提高。

优选的，作为一种改进，巡检无人机在执行巡检任务时，若当前采集的目标点信息与所述先验信息不对应，则反馈当前实际信息以实时更新航点。

通过巡检的实际结果与预设的对比信息对比后来对航点实时更新，使航点能够满足系统的使用要求，从而保证航线的准确性，提高整个巡检系统的可靠性和实用性。

本发明还提供了一种基于先验信息的无人机自主巡检系统，包括无人机系统，以及分别与无人机系统连接的航线修正模块、通讯模块、识别模块和图像采集模块；

航线修正模块，用于根据输电线路杆塔目标点结合航点的先验信息生成巡检航线并将巡检航线通过通讯模块发送至航线库中，还用于调整巡检无人机和云台对巡检航线进行修正，并将修正后的新巡检航线保存至航线库中；

通讯模块，用于为所述无人机自主精细化高效巡检系统提供通讯通道；

识别模块，用于自动识别航点类型和杆塔目标点；

图像采集模块，包括图像采集设备；所述图像采集设备用于采集杆塔目标点的图像；

无人机系统，包括控制单元、数据存储单元和巡检无人机；所述控制单元用于根据巡检指令控制无人机执行并完成巡检任务；所述数据存储单元用于存储航线库以及巡检采集的图像；所述巡检无人机用于接收并完成巡检任务。

通过航线修正模块能够根据系统提供的数据自动快速生成巡检航线，通讯模块负责系统各模块之间的信息传递工作，保证通讯的正常进行；无人机系统主要是通过控制巡检无人机执行具体的巡检任务，在执行巡检任务时，通过识别模块以及图像采集模块的配合，使本次巡检任务能够顺利完成，提高系统的可靠性和实用性。

本发明还提供了一种基于先验信息的无人机自主巡检存储介质，存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上述的基于先验信息的无人机自主巡检方法。

通过本存储介质，存储有上述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，再通过巡检系统的配合，对输电线路进行高效率、高准确度的巡检工作，保证输电线路运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质实施例一的系统示意图。

图2为本发明基于先验信息的无人机自主巡检方法、系统及存储介质实施例一的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：无人机系统1、航线修正模块2、通讯模块3、识别模块4、图像采集模块5、控制单元6、数据存储单元7、巡检无人机8。

实施例一：

本实施例基本如附图1所示：基于先验信息的无人机自主巡检系统，包括无人机系统1，以及分别与无人机系统1连接的航线修正模块2、通讯模块3、识别模块4和图像采集模块5；

航线修正模块2，用于根据输电线路杆塔目标点结合航点的先验信息生成巡检航线并将巡检航线通过通讯模块3发送至航线库中，还用于调整巡检无人机8和云台对巡检航线进行修正，并将修正后的新巡检航线保存至航线库中；

通讯模块3，用于为所述无人机自主精细化高效巡检系统提供通讯通道；

识别模块4，用于自动识别航点类型和杆塔目标点；

图像采集模块5，包括图像采集设备；所述图像采集设备用于采集杆塔目标点的图像，采集时，使图像采集设备的摄像头正对采集对象，并与采集对象保持在1.5-5米的距离范围；

无人机系统1，包括控制单元6、数据存储单元7和巡检无人机8；所述控制单元6用于根据巡检指令控制无人机执行并完成巡检任务；所述数据存储单元7用于存储航线库以及巡检采集的图像；所述巡检无人机8用于接收并完成巡检任务。

如附图2所示，本发明还提供了一种基于先验信息的无人机自主巡检方法，包括以下步骤：

步骤S1，采集输电线路杆塔目标点的信息数据，并生成输电线路杆塔精细化巡检航点形成巡检航点集合；

步骤S2，根据巡检航点集合并结合航线的先验信息自动生成原始巡检航线，然后将原始巡检航线发送至航线库；

步骤S3，向无人机系统1发送巡检指令，无人机系统1接收到巡检指令后从航线库调取原始巡检航线，并按照预设的巡检策略自动对输电线路进行巡检；巡检无人机8根据巡检指令按照原始巡检航线路线飞行，依次对所有巡检航点进行图像采集，进行图像采集时巡检无人机8先到达预设拍摄位置，然后判断图像采集的多个阻挡因素，包括遮挡物和光线亮度，每个阻挡因素对应的阈值范围为目标识别正确率90%以上，若当前阻挡因素导致目标识别正确率低于90%，则控制巡检无人机8从预设拍摄位置调整无人机位置和云台角度至第一拍摄位置，若当前阻挡因素的目标识别正确率高于90%，则无需调整拍摄位置；在当前拍摄位置进行图像采集，然后判断当前目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，若当前目标的尺寸达到预设尺寸且目标中心在图像中心，则直接对当前巡检航点进行图像采集，若当前目标的尺寸没有达到预设尺寸且目标中心不在图像中心，则调整相机焦距和云台角度后对当前巡检航点进行图像采集；多次调整拍摄位置进行图像采集，并对所有采集到的图像进行质量验证，当前巡检航点巡检完毕后，巡检无人机8飞往下一个巡检航点进行巡检，直至整条输电线路巡检完毕；

步骤S4，巡检完毕后，将修正后的所有航点信息保存并生成新巡检航线，然后将新巡检航线保存至航线库中备用，最后控制巡检无人机8返回。

本发明还提供一种基于先验信息的无人机自主巡检存储介质，存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行上述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，存储介质包括U盘、移动硬盘、光盘、机械硬盘、固态硬盘和计算机存储器。本实施例中存储介质选择为计算机存储器。

通过利用航点的先验信息结合巡检航点集合，自动生成巡检航线，解放人工劳动力，节约成本，还可以在巡检过程中通过对采集到的杆塔目标点的图像识别，比对后自动更新当前有误差的航点以及巡检航线，下一次巡检时则可以按照修正后的航线执行，减少下一次执行巡检任务时的调整工作，同时通过设定的拍摄规则和拍摄策略，使图像采集设备采集到满足人工智能识别要求的高质量照片，实现巡检速度快、照片质量高的双重目标。

本实施例的具体实施过程如下：

第一步，利用巡检无人机8采集输电线路杆塔目标点，包括塔全貌、塔头、塔身、塔牌、塔基、导线端挂点、绝缘端子、横担端挂点、跳线线端、跳线横担端、跳线绝缘子、地线、线夹、防震锤和通道目标点的信息数据，并生成输电线路杆塔精细化巡检航点形成巡检航点集合。

第二步，航线修正模块2根据巡检航点集合并结合航线的先验信息，包括线路信息、杆塔编号、杆塔序号、杆塔经纬度、杆塔高度、云台方位角、云台俯仰角、目标点名称、相位和大小号侧，自动生成原始巡检航线，并通过通讯模块3将原始巡检航线发送至航线库。

第三步，工作人员向无人机系统1发送巡检指令，无人机系统1接收到巡检指令后从航线库调取原始巡检航线，并根据原始巡检航线生成巡检任务，然后将巡检任务下发给巡检无人机8。

第四步，巡检无人机8接受巡检任务后开始执行巡检任务，由无人机系统1的控制单元6控制巡检无人机8从监控中心出发，按照原始巡检航线自动开始每一个巡检航点的巡检，巡检无人机8先到达预设拍摄位置，然后判断图像采集的多个阻挡因素，包括遮挡物和光线亮度，每个阻挡因素对应的阈值范围为目标识别正确率90%以上，若当前阻挡因素导致目标识别正确率低于90%，则控制巡检无人机8从预设拍摄位置调整无人机位置和云台角度至第一拍摄位置，若当前阻挡因素的目标识别正确率高于90%，则无需调整拍摄位置；在当前拍摄位置进行图像采集，然后判断当前目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，若当前目标的尺寸达到预设尺寸且目标中心在图像中心，则直接对当前巡检航点进行图像采集，若当前目标的尺寸没有达到预设尺寸且目标中心不在图像中心，则调整相机焦距和云台角度后对当前巡检航点进行图像采集，由巡检无人机8上搭载的识别模块4识别航点的类型和杆塔目标点，对巡检航点和目标点进行位置关系核对，若满足拍摄要求则自动拍摄，不满足则自动调整航点位置，使其符合拍摄要求。

第五步，巡检无人机8确认目标点位置后自动识别所拍摄的杆塔目标点，并核查是否满足拍摄规则，若满足拍摄规则，则对巡检航点进行图像采集，反之则自动修正巡检航点，直至满足拍摄规则；再使图像采集模块5的摄像头正对采集对象，摄像头与采集对象的距离保持在3米，并保持所有采集对象在采集画面中的占比均为采集画面的四分之一，巡检无人机8实时采集图像，通过识别模块4自动识别目标点并在图像中将目标范围和中心位置标记出来，然后识别模块4自动计算目标中心点与图像中心点像素偏差和方向，若两者不重合则发送指令给巡检无人机8云台，调整云台航向角和俯仰角，使目标中心和图像中心重合，然后先对塔全貌进行拍摄，其余目标点按照从左侧到右侧和从上至下的顺序，对塔头、塔身、塔牌、塔基、导线端挂点、绝缘端子、横担端挂点、跳线线端、跳线横担端、跳线绝缘子、地线、线夹、防震锤和通道目标点进行图像采集。

第六步，目标在图像中的预设尺寸为1000*1000，识别模块4计算目标实际像素尺寸的宽度和高度，并发送指令调整相机焦距和拍摄距离，使目标实际像素尺寸与预设尺寸一致，图像采集完成后将采集的图像发送至巡检系统，并由识别模块4自动计算图像清晰度，若满足清晰度要求，则进行下一步操作，反之则调整焦距、拍照参数，直至图像清晰度满足要求，图像采集完成后将采集的图像发送至巡检系统。

第七步，当前巡检航点图像采集完成后，巡检无人机8飞往下一个巡检航点进行图像采集直至完成整条巡检航线的巡检任务，巡检完毕后，将修正的所有航点信息保存并生成新巡检航线，然后将新巡检航线保存至航线库中备用；完成巡检任务后，无人机系统1的控制单元6控制巡检无人机8根据巡检航线返回监控中心。

现有的输电线路无人机巡检技术中，能够通过车载移动机场的形式，克服地形地势问题，但是由于技术和成本的原因，仍然存在杆塔精细化航点规划工作量大、杆塔精细化巡检航点不可靠和精细化杆塔照片无法应用于智能识别等问题。而本方案中，能够利用输电线路航点的先验信息，再结合采集到的杆塔信息数据，通过航线自动生成软件自动生成精准的巡检航线，减少航线的信息采集和设计人工成本；其次通过巡检无人机8搭配图像采集设备以及智能识别模块4，在巡检过程中自动识别杆塔目标点，对所有目标点的识别程度更高，巡检效率高效果好，并且能通过设定的拍摄规则，在进行图像采集时先到达预设的拍摄位置，然后检测此时拍摄的质量，如阻挡因素过多导致图像噪点过多，则绕拍摄目标自动调整15度的角度再次进行拍摄，直到采集到满足人工智能识别要求的高质量图像信息，使巡检任务更高效，同时能通过对阻挡因素的考虑，减少后期对图像处理的计算量，本方案实现航点生成自动化、航线生成自动化、智能识别自动化，最终使对输电线路的巡检任务自动化程度高、效率高和准确率高。

实施例二：

本实施例基本与实施例一相同，区别在于：巡检无人机8在执行巡检任务时，若当前采集的目标点信息与所述先验信息不对应，则反馈当前实际信息以实时更新航点。

通过信息的实时采集对比，从而进行航点以及航线的更新校正，使航点、航线的数据更准确，从而保证巡检任务的高效和高准确率，避免巡检无人机8执行无效的巡检任务，浪费时间和经济成本的同时，导致工作人员不能对输电线路进行客观的评估，从而有输电线路故障发现不及时的风险。

本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：

第四步，巡检无人机8接受巡检任务后开始执行巡检任务，由无人机系统1的控制单元6控制巡检无人机8从监控中心出发，按照原始巡检航线自动开始每一个巡检航点的巡检，巡检无人机8先到达预设拍摄位置，然后判断图像采集的多个阻挡因素，包括遮挡物和光线亮度，每个阻挡因素对应的阈值范围为目标识别正确率90%以上，若当前阻挡因素导致目标识别正确率低于90%，则控制巡检无人机8从预设拍摄位置调整无人机位置和云台角度至第一拍摄位置，若当前阻挡因素的目标识别正确率高于90%，则无需调整拍摄位置；在当前拍摄位置进行图像采集，然后判断当前目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，若当前目标的尺寸达到预设尺寸且目标中心在图像中心，则直接对当前巡检航点进行图像采集，若当前目标的尺寸没有达到预设尺寸且目标中心不在图像中心，则调整相机焦距和云台角度后对当前巡检航点进行图像采集，由巡检无人机8上搭载的识别模块4识别航点的类型和杆塔目标点，对巡检航点和目标点进行位置关系核对，若满足拍摄要求则自动拍摄，不满足则自动调整航点位置，使其符合拍摄要求。若巡检无人机8在采集当前航点信息后发现与系统航点信息不对应，则将采集的航点实时信息反馈至无人机系统1中，以更新航点和巡检航线线。

通过在巡检时执行比较核验的步骤，能够保证不增加额外成本的基本上，实现对航点以及巡检航线的实时更新，从而保证巡检任务的高效率和高准确度，进而保证对输电线路安全性的准确评估，避免遗漏事故隐患从而导致重大事故的发生，造成不必要的损失。

实施例三：

本实施例基本与实施例相同，区别在于：图像采集模块5在进行图像采集时，使所有采集对象在采集画面中的占比均为采集画面的三分之一。

将采集对象在采集画面中的占比调整为采集画面的三分之一，不仅保证图像的精度，使采集对象的重要信息在图像中被凸显出来，方便后续工作人员对采集图像的分析处理，同时能够通过保证同一占比，使图像分析软件能够更快识别采集到的图像，提高效率。

本实施的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：

第五步，巡检无人机8确认目标点位置后自动识别所拍摄的杆塔目标点，并核查是否满足拍摄规则，若满足拍摄规则，则对巡检航点进行图像采集，反之则自动修正巡检航点，直至满足拍摄规则；再使图像采集模块5的摄像头正对采集对象，摄像头与采集对象的距离保持在3米，并保持所有采集对象在采集画面中的占比均为采集画面的三分之一，巡检无人机8实时采集图像，通过识别模块4自动识别目标点并在图像中将目标范围和中心位置标记出来，然后识别模块4自动计算目标中心点与图像中心点像素偏差和方向，若两者不重合则发送指令给巡检无人机8云台，调整云台航向角和俯仰角，使目标中心和图像中心重合，然后先对塔全貌进行拍摄，其余目标点按照从左侧到右侧和从上至下的顺序，对塔头、塔身、塔牌、塔基、导线端挂点、绝缘端子、横担端挂点、跳线线端、跳线横担端、跳线绝缘子、地线、线夹、防震锤和通道目标点进行图像采集。

实施例四：

本实施例基本与实施例一相同，区别在于：巡检无人机8完成巡检任务后，从当前巡检航线的终点位置，按照终点位置与监控中心连线的直线路径直接返回监控中心。

巡检完成后巡检无人机8按照终点位置与监控中心连线的直线路径直接返回监控中心，因为两点之间线段最短的原因，使巡检无人机8的返回路径最短，从而节约时间和能源，增大经济效益。

本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：

第七步，当前巡检航点图像采集完成后，巡检无人机8飞往下一个巡检航点进行图像采集直至完成整条巡检航线的巡检任务，巡检完毕后，将修正的所有航点信息保存并生成新巡检航线，然后将新巡检航线保存至航线库中备用；完成巡检任务后，无人机系统1的控制单元6控制巡检无人机8直接从当前巡检航线的终点位置，按照终点位置与监控中心连线的直线路径直接返回监控中心。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.基于先验信息的无人机自主巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，采集输电线路杆塔目标点的信息数据，并生成输电线路杆塔精细化巡检航点形成巡检航点集合；

步骤S2，根据巡检航点集合并结合航线的先验信息，即结合拥有若干航点信息的自动规划的航线，并自动生成原始巡检航线，然后将原始巡检航线发送至航线库；

步骤S3，向无人机系统发送巡检指令，无人机系统接收到巡检指令后从航线库调取原始巡检航线，并按照预设的巡检策略自动对输电线路进行巡检，无人机系统根据原始巡检航线生成巡检任务并将巡检任务下发给巡检无人机，巡检无人机接受巡检任务后开始执行巡检任务，巡检无人机根据巡检指令按照原始巡检航线路线飞行，依次对所有巡检航点进行图像采集，进行图像采集时巡检无人机自动飞行到巡检航点预设拍摄位置并按照预设航向对准目标点，巡检无人机对巡检航点和目标点进行位置关系核对，若满足拍摄要求则自动拍摄，不满足则自动调整航点位置，使其符合拍摄要求；巡检无人机确认目标点位置后自动识别所拍摄的杆塔目标点，并核查是否满足拍摄规则，按照先对同一杆塔的整体结构进行拍摄，其余目标点按照从一侧至另一侧和从上至下的顺序对杆塔目标点进行图像采集，使采集设备正对采集对象并保持所有采集对象在采集画面中的占比均为采集画面的三分之一，通过识别模块判断拍摄图像中目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，同时保证采集目标点与巡检航点的空间距离、方位处于规定范围内，若满足拍摄规则，则对巡检航点进行图像采集，反之则自动修正巡检航点，直至满足拍摄规则；巡检无人机实时采集图像，通过识别模块自动识别目标点并在图像中将目标范围和中心位置标记出来，然后识别模块自动计算目标中心点与图像中心点像素偏差和方向，若两者不重合则发送指令给巡检无人机云台，调整云台航向角和俯仰角，使目标中心和图像中心重合；目标在图像中的预设尺寸为W*H，识别模块计算目标实际像素尺寸的宽度和高度，并发送指令调整相机焦距和拍摄距离，使目标实际像素尺寸与预设尺寸一致，并由识别模块自动计算图像清晰度，若满足清晰度要求，则进行下一步操作，反之则调整焦距、拍照参数，直至图像清晰度满足要求；然后判断图像采集的多个阻挡因素，包括遮挡物和光线亮度，每个阻挡因素对应的阈值范围为目标识别正确率90%以上，若当前阻挡因素导致目标识别正确率低于90%，则控制巡检无人机从预设拍摄位置调整无人机位置和云台角度至第一拍摄位置，若当前阻挡因素的目标识别正确率高于90%，则无需调整拍摄位置；在当前拍摄位置进行图像采集，然后判断当前目标的尺寸是否达到预设尺寸且目标中心是否在图像中心，若当前目标的尺寸达到预设尺寸且目标中心在图像中心，则直接对当前巡检航点进行图像采集，若当前目标的尺寸没有达到预设尺寸且目标中心不在图像中心，则调整相机焦距和云台角度后对当前巡检航点进行图像采集；多次调整拍摄位置进行图像采集，并对所有采集到的图像进行质量验证，图像采集完成后将采集的图像发送至巡检系统，当前巡检航点巡检完毕后，巡检无人机飞往下一个巡检航点进行巡检，直至整条输电线路巡检完毕；

步骤S4，巡检过程中，若巡检无人机在采集当前航点信息后发现与系统航点信息不对应，则将采集的航点实时信息反馈至无人机系统中，以更新航点和巡检航线；巡检完毕后，将修正后的所有航点信息保存并生成新巡检航线，然后将新巡检航线保存至航线库中备用，最后控制巡检无人机返回。

2.根据权利要求1所述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述杆塔目标点包括塔全貌、塔头、塔身、塔牌、塔基、导线端挂点、绝缘端子、横担端挂点、跳线线端、跳线横担端、跳线绝缘子、地线、线夹、防震锤和通道目标点。

3.根据权利要求1所述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述航点信息包括线路信息、杆塔编号、杆塔序号、杆塔经纬度、杆塔高度、云台方位角、云台俯仰角、目标点名称、相位和大小号侧。

4.根据权利要求1所述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述巡检无人机在执行巡检任务时，若当前采集的目标点信息与所述先验信息不对应，则反馈当前实际信息以实时更新航点。

5.基于先验信息的无人机自主巡检系统，其特征在于，运用如权利要求1-4任一项所述的基于先验信息的无人机自主巡检方法，包括无人机系统，以及分别与无人机系统连接的航线修正模块、通讯模块、识别模块和图像采集模块；

所述航线修正模块，用于根据输电线路杆塔目标点结合航点的先验信息，即结合拥有若干航点信息的自动规划的航线生成原始巡检航线并将原始巡检航线通过通讯模块发送至航线库中，还用于在巡检无人机采集的当前航点信息与系统航点信息不对应时，调整巡检无人机和云台对巡检航线进行修正，将采集的航点实时信息进行反馈以更新航点和巡检航线，并将修正后的新巡检航线保存至航线库中；

所述通讯模块，用于为所述无人机自主精细化高效巡检系统提供通讯通道；

所述识别模块，用于自动识别航点类型和杆塔目标点；

所述图像采集模块，包括图像采集设备；所述图像采集设备用于采集杆塔目标点的图像；

所述无人机系统，包括控制单元、数据存储单元和巡检无人机；所述控制单元用于根据巡检指令控制无人机执行并完成巡检任务；所述数据存储单元用于存储航线库以及巡检采集的图像；所述巡检无人机用于接收并完成巡检任务。

6.基于先验信息的无人机自主巡检存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至4任一项所述的基于先验信息的无人机自主巡检方法。

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