[发明专利]用于空中非破坏性检查的定位系统

说明书

用于空中非破坏性检查的定位系统。使用诸如无人驾驶飞行器(UAV,20)的远程操作飞行平台来测量到目标对象(102)的距离并获取该目标对象在环境中的比例和点到点距离信息的系统和方法。该系统使用机载传感器(132,138,166)和处理技术来提供目标对象的比例或目标对象上的点之间的距离的离散或连续测量。向UAV(或其它飞行平台)添加机载三维测量能力允许收集距离数据。具有此能力使得这些系统能够在执行计量相关任务的过程中获取单个对象上的点之间的距离(例如，确定由UAV捕获的图像中的物品的真实比例因子)。

技术领域

本公开总体上涉及用于执行检查活动的系统和方法，更具体地讲，涉及用于使得能够通过无人驾驶飞行器远程检查结构或对象的系统和方法。

背景技术

对结构和各种类型的对象的基于人的亲身检查可耗时、昂贵并且对于个人而言难以执行。造成显著检查挑战的结构的示例包括桥梁、水坝、堤坝、发电厂、电力线或电网、水处理设施；炼油厂、化学加工厂、高层建筑、与电力机车和单轨支撑结构关联的基础设施、以及机场的飞机结构。

利用无人驾驶飞行器(UAV)，操作者可安全地从结构获取图像或其它传感器数据。UAV操作者可在安全的地方发起结构的自动扫描处理，而无需繁琐且昂贵的设备(例如，起重机或平台)。然而，典型的无人驾驶飞行器不具有获取表示在飞行期间可能遇到的对象上的点之间的距离的精确数据或者通过机载相机看到的对象的相对比例的能力。例如，尽管配备有GPS的UAV可提供位置的粗略估计，其对视觉检查而言足够了，但GPS跟踪不够精确，无法用于其它非破坏性检查方法。

目前可用于诸如UAV的远程操作移动平台的用户的主要态势感知方法是观看显示来自机载相机的视频的显示监视器。该方法的一个可用性问题在于操作者没有参考系来确定显示在屏幕上的对象的大小，这限制了利用这些平台的检查应用的用处。得到比例信息的另一种方法是使用图像处理应用来识别场景中的对象，但是这只有在你有关于场景中的对象的信息并且软件能够正确地识别它们时才有效。另一种方法是使用深度相机来测量到目标对象的距离，但是深度相机在明亮的光线下可饱和并且具有有限的范围。另一种方法是使用移动平台机载的旋转激光扫描仪来提供具有距离数据的点云，但是此方法获取更多数据并且比测量到目标对象的距离所需的更复杂。

因此，将可取的是提供在基于UAV的非破坏性检查期间确定出现在所捕获的图像中的对象上的点之间的距离或对象的尺寸的能力。

发明内容

下面详细公开的主题涉及用于使用诸如UAV的远程操作飞行平台来获取经历非破坏性检查的对象的比例和点到点距离信息的系统和方法。该系统使用机载传感器和处理技术来提供目标对象上的点之间的距离或目标对象的比例的离散或连续测量。为UAV(或其它飞行平台)添加机载三维(3D)测量能力允许从这些系统收集目前缺失的客观距离数据。具有此能力使得这些系统能够在执行与计量有关的任务的过程中获取环境中的对象之间的距离或单个对象上的点之间的距离(例如，确定由UAV捕获的图像中的物品的真实比例因子)，这导致一些类型的飞行平台对检查应用的用处显著增加。

根据用于空中非破坏性检查的系统的一些示例，随着配备有相机的UAV朝着待检查的结构飞行，由机载设备重复地测量UAV与结构分隔的距离，并且当分隔距离等于目标偏移时，UAV停止朝着结构飞行。可选地，UAV然后自身取向，以使得相机的焦轴垂直于正被成像的结构的表面并且相机被激活以捕获图像以用于稍后显示。根据一个示例，使用距离信息来生成叠加在所显示的图像上的比例指示物。根据另一示例，使用距离信息来测量正被成像的结构的表面上的两点之间的距离，该点到点距离值被叠加在所显示的图像上。

本文中所描述的概念为UAV和其它远程操作移动平台提供测量和控制能力。测量数据的获取将被分为以下三类。