高速公路检测中无人机影像的应用

所属栏目:计算机应用论文 发布日期:2020-11-25 09:23 热度:

   无人机影像是现代提出的一种检测技术,其可以取代人工前往复杂环境中获取影像,并将影像实时传输到人工端供人查阅,由此既可实现检测目的,说明无人机影像技术确实具有高速公路检测功能。但值得注意的是,要通过无人机影像进行检测就必须掌握正确方式,否则检测质量将大大折扣,因此有必要对其应用进行分析,此举具有一定现实意义。

高速公路检测中无人机影像的应用

  1无人机影像特征与高速公路检测需求

  1.1无人机影像特征

  无人机影像技术大体可以分为两个部分,即无人机、人工端,下文将对两个部分的具体内容进行分析。

  1.1.1无人机无人机影像技术中的无人机由无人机载体、机载摄像头、通信装置组成,在人工的控制下无人机会在检测范围内飞行,同时机载摄像头也会对视野范围内的图像进行拍摄,且摄像头的视野角度也受人工端控制,由此通过无人机及摄像头就实现了检测图像的采集,而所采集的图像会实时通过通信装置发送到人工端,由人工端接收、展示,供人查阅。

  1.1.2人工端现代无人机影像技术中人工端主要由触屏式控制设备来实现,如常见的平板电脑,此类设备通常具备显示、控制一体化的功能,能够接收无人机通信装置传输而来的检测图像,同时人工可以通过触屏操作方式对图像显示比例、图像储存、摄像头视野角度进行控制。另外,除触屏式控制设备以外,人工端还包括无人机控制装置,该装置主要是对无人机的飞行速度、角度、高低等进行控制,配合触屏式控制设备可以便捷的完成高速公路检测工作。

  1.2高速公路检测需求

  高速公路检测的需求如下。(1)检测所得内容必须全面,应当覆盖整个检测范围;(2)检测结果必须详细、准确,以便于后续分析工作开展。这一条件下,如果使用无人机影像技术进行检测,则技术检测结果就应当具备检测范围全覆盖、检测图像清晰度高的特点,否则分析工作必然受到影响,对此在技术应用中应当做好检测范围规划、设备选型工作,由此可满足检测需求,保障检测质量。

  2无人机影像应用优劣

  无人机影像在高速公路检测中的应用固然是有明显优势的,但不代表其没有劣势表现,因此为了正确使用无人机影像来进行检测,有必要对其应用时优劣进行分析。

  2.1优势

  无人机影像在高速公路检测中的优势非常明显,大体可以分为三项,即成本较低、图像精度高、检测机动力强、安全性高,各优势表现如下。

  2.1.1成本较低目前,市面上的无人机与相关配套设施(不包括机载摄像头)的总成本少则几千元、多则几万元,相较于需要持续支出成本的人工模式,无人机影像的成本显然更低,即使算上比较先进的摄像头设备,该项技术的成本最多也就十万元,这是传统人工模式不可比拟的优势。

  2.1.2图像精度高图像精度问题在传统人工模式下一直受人诟病,即工作人员大多是采用绘制、现场拍摄手段来进行影像采集,因此其精度难以保障。但无人机作为电子技术与信息技术结合后的产物,其先进的设备水平与可调的参数可以有效提高图像精度,而此举有利于后续工程计算精度,说明检测质量比较优秀。

  2.1.3检测机动力强面对复杂、庞大的检测环境,如果要求人工一步步地进行检测必然会造成以下问题,代表人工检测机动性差,而无人机的使用显然就消除了这一问题,其机动性远超人工,能够将原本可能需要数月完成的工作缩短到几天,同时其检测能力也完全符合实际要求。

  2.1.4安全性高复杂环境中总是存在一些危险因素,如果人工进行实地检测,则很可能与这些危险因素接触,导致危险事故发生,但在无人机影响技术中,人工就不必进行实地检测,检测工作的安全性自然提高。

  2.2劣势

  虽然整体上无人机影像的应用表现优势明显,但其也存在劣势,即无人机非常容易受到外部环境因素的干扰,具体表现为以下几点。(1)无人机在运行过程中如果遭遇了恶劣天气,则无人机无法正常飞行,且机载摄像头也可能受到影响,无法继续采集高质量影像,因此天气对该项技术的使用造成了限制,说明该项技术易受环境因素干扰;(2)无人机之所以能够将采集影像实时传递到人工端,是因为其通信装置与人工端之间保持着信号交互关系,但实际情况中如果无人机遭遇了信号干扰因素,就会出现影像传输不及时、影像缺失或失真等问题,而现实环境中信号干扰因素有很多,如雷电或较大的遮挡物等,所以再次说明了无人机比较容易受到外部因素的干扰,相关人员应当有意识地规避。

  3高速公路检测中无人机影像的应用方式

  3.1准备工作

  检测中为了保障检测质量必须做好准备工作,该项工作内容包括以下方面。(1)对整体工程范围进行划分,得出若干检测区段,由此形成区段性检测范围,各区段无人机影像检测需在此范围内进行;(2)做好设备选型工作,主要对机载摄像头进行选择,必须保障摄像头视野角度可控,且清晰度良好;(3)对无人机飞行参数进行测试,确认其抗风能力的大小,即因为无人机在高空飞行过程中必然会遭遇较强风力,如果无人机不能抵抗风力,就会导致影像采集晃动,出现检测质量问题,所以要根据无人机实际抗风能力的大小确认其飞行高度,以免遭遇过强风力;(4)因为在无人机影像检测应用中工作人员需要同时对两个控制设备(触屏式控制设备、无人机控制装置)进行操控,所以实际操作的难度较大,必须由专业人员进行操作,对此检测组织应当选择专业人员来执行工作,以免出现质量问题;(5)面对复杂的环境条件,在检测工作之前必须在检测区段内选定无人机起飞点,起飞点上方及周边不能出现障碍物,如高压线、树木等,若地面环境不满足要求,可以选择相对较高的起飞点,甚至动用设备来进行检测,这一切取决于检测工作的实际需求,当合理慎选;(6)需要通过气象部门了解检测时期内的气象变化,必须避开大风、大雨、打雷天气,因在这些气候条件下无人机是无法正常工作的,或者摄像头会被雨水附着而无法清晰拍摄,严重时甚至可能被雷电击中,同时若检测过程中发现了气象变化,就必须暂停检测;(7)检测之前有必要对无人机、机载摄像头、各控制设备的参数进行全面检测,若发现问题需及时处理,必须在一切参数正常的情况下才能开始检测。

  3.2正式检测

  在准备工作一切就绪的条件下即可进行正式检测,首先建议以两人一组的形式组织检测小组,小组内两人分别负责操控与指导,如当指导人员发现影像采集出现问题时,则可以及时提醒操控人员暂停检测,以便于及时处理问题,且此举也能让操作人员更专注地进行操作,有利于操作质量,由此小组需要在指定起飞点开始检测,先让无人机垂直升空,待其达到周边无障碍的高度之后停止,随之从高空角度进行俯视采集,可知地表信息,但如果地表上存在遮挡物,如茂密的树林等,就要降低无人机高度,在树林间进行检测,获取地表影像。其次在检测过程中,操控人员必须合理控制无人机的飞行速度,如果无人机飞行速度过快,机载摄像头就没有足够时间对焦,采集影像是非常模糊的,呈失焦状,不能用于实际分析,而合理的飞行速度并无定时,需要操控人员实际测试来把控,同时建议指导人员携带硬盘等外挂式数据储存器前往现场,待检测开始,利用储存器将所有影像记录,这样可以将分析工作与检测工作分割,确保两者之间关系清晰,避免工作之间的冲突,自身只负责观察检测实时图像的质量或分析无人机等是否存在问题。最后操控人员必须严格依照检测航线来进行操控,即因为高速公路环境复杂,所以盲目进行检测很难保障所得影像有价值,这时就必须先设定检测航线,操控人员应当依照航线标准来完成检测工作,通常情况下航线之间的间隔不要超过100m,否则会导致较大的盲区。

  3.3内业处理

  经过正式检测,借助无人机与机载摄像头可得环境影像,而因为检测过程中不便开展影像分析工作,所以必须在影像采集完成后对所得影像进行处理与分析,该项工作即为内业处理。通常情况下,相关人员可以采用相关技术软件来完成内业处理工作,如Pix4Dmapper等(不同软件的操作流程不同,因此本文将以Pix4Dmapper为例进行分析),处理步骤如下。(1)做好原始数据准备工作,包括影像数据、POS数据、像控点数据,需要对这些数据进行分类、排序、整合等操作,以保障数据完整,便于处理与分析;(2)根据相关标准,对所有原始数据中不合格数据进行剔除,不合格数据泛指重叠数据、模糊影像、不属于检测范围内的影像(区段边界影像除外);(3)对数据源进行整理,建立数据处理方案,随之导入POS数据,同时设定POS坐标系,采用Pix4Dmapper像控点编辑器在影像中标定控制点;(4)在Pix4Dmapper像控点编辑器控制点标定后,使用现有POS数据对影像进行三角测量运算;(5)根据三角测量运算结果,使用三维点云技术对影像进行进一步处理,可提高影像DEM(DigitalElevationModel,数字高程模型)与DOM(DocumentObjectModel,文档对象模型)的精确性,整体影像的分辨率、准确性也将有所提升。此外,如果影像中存在一些并不严重的扭曲、错位现象,或者需要将影像拼接起来,则可以使用DEM获取和正射影像生成方法来进行处理。

  4结语

  综上,本文对无人机影像在高速公路检测中的应用进行了分析,阐述了该项技术的特征与高速公路检测需求、优劣表现及应用方式。通过分析可知,无人机影像在高速公路检测中应用价值突出,虽有优劣表现,但整体优大于劣,无伤大雅,在应用中该项技术能够起到快速完成检测目的,并能保障检测质量。

  参考文献

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  作者:李爱伟

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文章标题:高速公路检测中无人机影像的应用

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