[发明专利]一种基于无人机与激光测距的堤坝裂缝检测方法

权利要求书

1.一种基于无人机与激光测距的堤坝裂缝检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：设置无人机平行于堤坝轴线航测飞行，使用机载相机拍摄堤坝表面图像；

S2：对堤坝表面图像进行预处理，采用最大类间方差法对图像进行分割，分离出裂缝，并对裂缝标上序号，选取任意序号裂缝作为待测裂缝；

S3：在待测裂缝相应的坝顶处向下悬置测绳，使得待测裂缝周围有测绳刻度作为参考点，根据裂缝骨架信息选取裂缝的边缘点作为裂缝测点，选取其中一个裂缝测点进行后续激光对准及运算；

S4：采用螺旋线轨迹确定至少三个无人机采样点，航迹参数根据地形情况和无人机相机参数确定；

S5：采用激光测距测量每个无人机采样点与裂缝测点之间的距离，记录裂缝测点和无人机采样点的测量数据；

S6：利用三个无人机采样点与裂缝测点之间的距离，采用空间三点交会法求出裂缝测点坐标的初始值；

S7：利用无迹卡尔曼滤波，对裂缝测点坐标的初始值进行迭代优化，得到裂缝测点坐标的最优估计，作为裂缝测点坐标的真实值；

S8：选取新的裂缝测点，重复步骤S4至步骤S7，直至求出所有裂缝测点的坐标；

S9；选取新的序号的裂缝作为待测裂缝，重复步骤S3至步骤S8，直至求出所有序号的裂缝的所有裂缝测点的坐标；

S10：每隔周期T对堤坝裂缝进行裂缝开展程度检测，以上一次裂缝开展程度检测得到的裂缝测点的坐标为参照，求出该周期内各个堤坝裂缝的开展程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机与激光测距的堤坝裂缝检测方法，其特征在于，所述步骤S4中选取无人机采样点的过程包括：无人机在裂缝测量点上方采用螺旋上升的方式环绕裂缝测量点飞行，在飞行过程中选取至少三个拍摄点作为无人机采样点，记录每一个拍摄点中无人机的GPS位置和光电仓测距距离作为采样点数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于无人机与激光测距的堤坝裂缝检测方法，其特征在于，所述步骤S6中无人机采样点包括采样点A、采样点B和采样点C，利用空间三点交会法表达裂缝测量点与无人机采样点距离公式为：

其中：x_A、y_A、z_A为采样点A的空间坐标,x_B、y_B和z_B为采样点B的空间坐标,x_C、y_C、z_C为采样点C的空间坐标,x_R、y_R和z_R为裂缝测量点的空间坐标,d_AR、d_BR和d_CR分别为三个采样点到裂缝测量点的距离。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于无人机与激光测距的堤坝裂缝检测方法，其特征在于，所述步骤S3中堤坝裂缝附近布置测绳的过程包括：从裂缝上方的堤坝顶部往下放置测绳，标记堤坝悬挂测绳的位置，测绳上设有刻度；在测绳的底部悬挂重锤，使测绳不会随着风吹动。