[发明专利]基于无人机平台的建筑物损伤判读系统

说明书

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，包括：无人机、控制器、分析装置。所述无人机上设有朝向目标建筑物的激光标记与测距装置和拍摄装置。所述控制器用于控制无人机的飞行姿态，同时接收激光标记与测距装置发送的标记与测距信息、拍摄装置发送的影像信息，并将接收的标记与测距信息、影像信息发送至分析装置。所述分析装置根据接收的标记与测距信息进行建筑物建模分析、建筑物模型对比分析，得到分析结果A1。所述分析装置根据接收的影像信息进行建筑物外表分析，得到分析结果A2。本发明不仅可以得到建筑物二维损伤图形信息，还可以得到建筑物三维损伤模型信息。

技术领域

本发明涉及检测设备领域，具体为一种基于无人机平台的建筑物损伤判读系统。

背景技术

随着我国经济的持续发展，房屋、公路、桥梁等建筑物都呈现出爆炸式增长趋势。随着这些建筑物的数量持续增长，使用过程中各种问题也不断涌现，建筑物结构在复杂的使用环境中会不断地受到自然环境的侵蚀和各种灾害因素的作用，这会导致建筑物产生不同程度的损伤。当损伤积累到一定程度时，就会对建筑物结构的安全性造成巨大威胁，因此需要进行有效的建筑物损伤位置和损伤程度的识别。针对这些建筑物的结构健康监测成为工业领域里的一个重要问题。

建筑物结构健康监测指的是对工程结构的损伤判定及其特征化的策略和过程，而针对混凝土的结构健康监测正是这其中的一个重要领域。由混凝土构成的建筑物表面往往会形成不同程度的裂缝，除了极端自然灾害，裂缝形成原因主要有三种：首先是由于长时间负载过重使得应力不均产生裂缝问题。其次是受温度变化的影响，混凝土的结构会在曝晒和雨雪天气下变形，且空气和雨水的长期侵蚀致使其结构腐蚀，承载能力降低容易引起裂缝。再者施工材料以及施工技术也直接决定了建筑物的质量。这些裂缝对房屋、公路、桥梁的使用寿命及安全会产生严重影响，一旦发生坍塌事故将造成不可挽回的生命、经济损失。

传统的建筑损伤识别使用人力进行现场测量，不仅风险较大，而且非专业人士无法获取更多信息。少部分场合采用无人机进行拍摄，但仅限于拍摄图像而没有进行后续的图像处理或人工判读。除此以外，检测精度也随各检测人员的经验技术而异，具有很大的不确定性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，包括：无人机、与无人机无线信号连接的控制器、与控制器无线或有线信号连接的分析装置。所述无人机上设有朝向目标建筑物的激光标记与测距装置和拍摄装置。所述控制器用于控制无人机的飞行姿态，同时接收激光标记与测距装置发送的标记与测距信息、拍摄装置发送的影像信息，并将接收的标记与测距信息、影像信息发送至分析装置。所述分析装置根据接收的标记与测距信息进行建筑物建模分析、建筑物模型对比分析，得到分析结果A1。所述分析装置根据接收的影像信息进行建筑物外表分析，得到分析结果A2。

进一步的，所述建筑物外表分析包括：

a)图像载入与信息浏览模块

图像载入与信息浏览模块提供无人机拍摄图像的载入显示和地理位置信息的显示操作，并提供目标提取的操作窗口。

b)图像增强处理模块

采用直方图均衡化方法对影像信息进行增强，对M×N的图像进行中值滤波处理，并利用灰度统计和直方图均衡化增强图像信息。

c)图像判读与处理模块

对建筑物影像信息进行逐帧分析，获取其中图像区域属性发生明显变化的地方，进行图像滤波-图像边缘增强-图像边缘检测-图像提取操作。

进一步的，所述图像提取包括：

A1.对于图像f(x,y)，设中心边缘点为算子G_n，二维高斯函数为：

A2.得到x,y方向的梯度为：