[发明专利]基于BIM技术的无人机隧道巡检方法

说明书

本发明揭示了一种基于BIM技术的无人机隧道巡检方法，步骤如下：通过BIM技术建立隧道模型，并将其导入到三维引擎中，利用坐标系转换方法获得无人机导航坐标系与三维引擎相机坐标系之间关系，建立无人机与三维引擎相机之间的对应关系；在三维引擎中设置相机按巡检线路进行漫游，通过坐标系转换方法转换为无人机运动轨迹参数；无人机通过信息融合算法获得其在隧道中运动状态；RGB‑D相机巡检的视频通过视频传输模块传输到地面工作站，利用基于BIM技术所做隧道模型进行视频图像与模型的贴图、拼接、匹配和组合，最终得到巡检线路的真实三维模型，进而清楚掌握目前线路的具体情况和有无隧道病害隐患。本发明能加快隧道巡检的工作效率。

技术领域

本发明属于隧道巡检技术领域，涉及一种隧道巡检方法，尤其涉及一种基于BIM技术的 无人机隧道巡检方法。

背景技术

国内外常用于隧道巡检的方法主要有人工检测、半自动化的仪器检测等几种方式。其中， 人工检测由于隧道日常运营只能有两三个小时的检测时间，这导致了人工检测的线路都很短。 半自动化的仪器检测由于要在隧道生产时就需要预埋检测传感器，同时在隧道运营时架设专 门的通讯设备才可以进行，况且预埋传感器成活率都不是很高，这导致了目前隧道巡检还是 以人工巡检为主的方式来进行。

从国内外所查找的专利看，目前还没有将无人机应用于隧道巡检线路中的专利，这一方 面是由于隧道内线路繁多，无人机在隧道无论怎么精确控制都会有触碰隧道内线路的情况概 率发生；另一方面是以前室内导航由于没有GPS使得导航的精度较低。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的检测方式，以便克服现有检测方式存在的上述缺 陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于BIM技术的无人机隧道巡检方法，可以加 快隧道巡检的工作效率，这对于日益增长的地铁隧道安全有着极大地协助作用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于BIM技术的无人机隧道巡检方法，所述巡检方法包括如下步骤：

步骤S1、通过BIM技术建立隧道模型，并将其导入到三维展示软件中，利用坐标系转换 方法获得无人机导航坐标系与三维展示软件中的三维引擎相机坐标系之间关系，建立无人机 与三维引擎相机之间的对应关系；首先，通过RGB-D相机获得无人机离隧道左、右、上距离， 将无人机调整到与三维引擎漫游起始坐标相同位置，使其两坐标系重合，然后利用四元数进 行二者之间坐标系旋转变换

步骤S2、在地面工作站三维展示软件的三维引擎设置相机按巡检线路进行漫游，利用三 维引擎漫游获得的运动轨迹参数和三维引擎相机之间的对应关系将通过坐标系转换方法转换 为无人机运动轨迹参数，同时三维引擎漫游时利用射线技术侦查当前视口内的标签物体，以 便与无人机获取的标签信息相互确认，以便更进一步得到无人机巡检线路中姿态和位置参数； 所述标签用以标记位置；

步骤S3、无人机通过三维引擎相机、RGB-D相机、MEMS惯性测量单元以及隧道管片上安 装的标签四者信息融合算法获得其在隧道中运动状态：利用RGB-D相机获取隧道内部环境的 二维彩色图像和三维深度数据，然后通过极限学习算法获得无人机的姿态和位置参数估计值； 利用MEMS惯性测量单元获得惯性测量值，将所述RGB-D相机获得的姿态和位置参数估计值与 惯性测量单元获得的测量值通过滤波算法进行信息融合，再利用三维引擎相机获得的运动轨 迹参数进行无人机运动状态一次修正，然后通过标签识别器获得的标签信息进行无人机运动 状态二次修正，从而得到更为精确的无人机运动状态来自主控制无人机按巡检线路自主飞行；

步骤S4、RGB-D相机巡检的视频通过视频传输模块传输到地面工作站，地面工作站利用 基于BIM技术所做的隧道模型进行视频图像与模型的贴图、拼接、匹配和组合，最终得到巡 检线路的真实三维模型，进而清楚掌握目前线路的具体情况和有无隧道病害隐患；所述视频 图像包括深度图像和彩色图像；