[发明专利]一种基于无人机视频的通讯塔垂直度检测方法

说明书

本发明提出一种基于无人机视频的通讯塔垂直度检测方法，利用无人机定点绕飞通讯塔并拍摄视频；对绕飞的视频预处理，截取水平匀速绕飞360°整的视频帧图像，求得绕飞角速度；划分绕飞圆周为4个象限,在4个象限分别选择1个观察点，4个观察点互相间隔角度为π/2；截取各观察点位置的视频帧，在通讯塔的上下两端分别划出2条水平线，垂直于2条水平线为塔中心线，塔中心线与重力垂线的夹角值为一个观察点测得的塔垂直度；得到2个正交方向的塔垂直度为γ和β，则通讯塔的最终塔垂直度α的正切可根据以下公式计算：再利用反正切函数arctan得到通讯塔的垂直度α。本发明借助无人机定点绕飞通讯塔拍摄视频，经计算机软件处理，提高精度和效率，降低人力成本。

技术领域

本发明涉及一种通信塔维护技术领域，尤其涉及一种基于无人机视频的通讯塔垂直度检测方法。

背景技术

无线通讯基站塔上天线的正确安装与维护测试，是移动通讯工程建设与运营的重要内容。传统方式利用人工爬塔测量相关参数，已面临着诸多问题，比如极冷极热天气、安装位置、安全、效率、人工成本等，并伴有高空作业，容易发生重大人身伤亡事故，一旦发生事故，就会给施工企业和个人带来巨大的经济损失，甚至以生命为代价。

现有技术存在的问题和缺点：传统通讯塔垂直度测量采用人工地面测量方式受地形地势限制，该方式对通讯塔的观察角度有限；由于观察的局限性，不同角度的重复测量很难实现。而单一角度的单次测量可能带来大的误差，误差在2-5度；同时还存在不能快速准确判断通信塔的垂直度问题，检测效率低、时间和人力成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于无人机视频的通讯塔垂直度检测方法，借助无人机定点绕飞通讯塔拍摄视频，经计算机软件处理，可对通讯塔的相关参数进行测量，可显著提高工作效率，降低人力成本，提高安全性。

为了解决现有技术的不足，本发明提出一种基于无人机视频的通讯塔垂直度检测方法，包含以下步骤：

1)利用多旋翼无人机定点绕飞通讯塔，并拍摄通讯塔视频；

2)对绕飞的视频预处理，截取水平匀速绕飞360°整的视频帧图像，求得绕飞角速度；

3)划分绕飞圆周为4个象限,在4个象限分别选择1个观察点，这4个观察点A、B、C、D在绕飞圆周上互相间隔角度为π/2，只需人工先定位一个观察点，则其他三个观察点可由绕飞角速度和它们在绕飞圆周相隔π/2来推算；

4)截取各观察点位置的视频帧，对截取的帧图像，在通讯塔的上下两端部分分别划出2条水平线；

5)水平线与通讯塔身左右两侧纵向边缘线相交，通过画出通讯塔上下端的2条水平线，可获得2条水平线的中心点，两个中心点连线即得到塔中心线，塔中心线与重力垂线的夹角值，即为一个观察点测得的塔垂直度；

6)4个观察点获得的4个塔垂直度值中，间隔π弧度的一对观察点的塔垂直度值需取平均值，作为该方向塔垂直度；已经得到2个正交方向的塔垂直度为γ和β，则通讯塔的最终塔垂直度α的正切可根据以下公式计算：

再利用反正切函数arctan得到通讯塔的垂直度α。

作为一种优选方式，所述步骤1提到的定点绕飞通讯塔采用以塔投影中心为圆心、等距半径水平圆周绕飞，绕飞半径7-10米。

作为一种优选方式，所述步骤2提到绕飞视频预处理是去掉视频开始与结尾处的重复冗余帧，绕飞视频中每个时刻帧值可对应一个角度值。

作为一种优选方式，所述步骤4提到在通讯塔的上下两端部分划出2条水平线采用人机交互，由人用鼠标手工划水平线或利用预先设计和训练过的卷神经网络算法自动划水平线。