[发明专利]一种基于无人机巡检的渠道衬砌破损图像识别方法

说明书

本发明公开的是一种基于无人机巡检的渠道衬砌破损图像识别方法，属于道衬砌破损检测技术领域，本发明基于双窗Otsu阈值化方法将无人机拍摄图像中的渠道衬砌部分和非衬砌部分进行二值化分类，采用Canny边缘检测，结合最大连通阈及最小外接矩等一系列方法，获得图像中渠道的轮廓，继而得到渠道衬砌破损部分及破损比例。本发明以某引水工程渠道进行基于无人机技术的破损情况研究，得到了渠道衬砌的破损情况，本发明耗时短、操作便捷，有效性高。

技术领域

本发明涉及渠道衬砌破损检测技术领域，具体是涉及一种基于无人机巡检的渠道衬砌破损图像识别方法。

背景技术

渠道作为一种重要的输配水建筑物，在实际工程中应用广泛，但在其所处工作环境发生变化时，会面临冻胀破坏以及其他类型的破坏。由于渠道线路长、分布范围广，受交通条件以及气候条件的影响，传统的人工现场排查很难及时准确的发现破损现象。此外人工检测时检测人员对是否发生破坏以及破坏程度判断的主观因素较大，对破损情况判断或存在一定偏差。因此有必要借助一些现代化手段如无人机、摄像头等工具对渠道的破坏进行检查，并辅以图像识别技术对其破损情况进行自动识别判断。

目前，利用无人机结合图像识别技术检测渠道破坏的研究较少，但随着无人机技术及图像识别技术的进步，越来越多的学者开始使用无人机巡检结合图像识别技术进行相关领域的研究。路宏遥利用无人机技术检测结构损伤，提高了检测效率并满足自动化作业的工作要求。傅柯利用无人机开展渠道巡查，实现了全方位、全时空、全覆盖的渠道运行情况监测。罗章海利用图像识别技术提取识别河道流冰冰块情况，为河道冰情防治提供了高效率的监测手段，实际应用效果较好。罗优使用无人机遥感系统拍摄的灌区图像，利用图像识别技术获取了灌区渠系的分布情况。王淼利用无人机进行输电线路的巡视，识别准确率较高，在电力系统中应用前景广泛。蔡改贫研究了输送带上连续采样矿石粒度的颗粒图像识别。王睿、李庆桐、马德芹、陈建勋等研究了隧道衬砌裂缝图像识别过程的特征提取及参数控制。郭秀军、张盟利用GPR技术实现快速无损的渠道衬砌破损检测。

利用无人机获取渠道衬砌的图像资料具有较大的优势，而图像识别技术在相关领域的研究已取得了较好的成果，结合无人机获取的图像与图像识别技术可以实现快速、高效的渠道破损检测及评估。本文使用无人机巡检采集视频图像进行渠道衬砌损毁的分析，利用无人机航拍采集的图像进行计算机图像识别处理，使损毁的部分及详细信息更为直观的呈现出来，供渠道维修之决策使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的渠道破损检测方法比较落后，检测存在一定程度的偏差，从而提供了一种基于无人机巡检的渠道衬砌破损图像识别方法。

本发明的技术方案是：

一种基于无人机巡检的渠道衬砌破损图像识别方法，包括以下步骤：

S1：视频信息采集及分帧图像获取：

利用无人机搭载的摄影机以一定高度及视角飞行，选择一个起点为基准沿渠道轴线方向对渠道两侧衬砌分别采集视频信息；对视频进行分帧处理得到独立的连续图像信息；通过所述图像反映出无人机拍摄视频的次序及河道的实际信息，再将无人机飞行时记录的轨迹坐标信息与时间信息相结合并与图像信息相匹配，即可以得到渠道的位置信息；

S2：基于双窗Otsu阈值化方法将图像中的渠道衬砌部分和非衬砌部分进行二值化分类，在渠道中寻找非衬砌结构区域；

S3：采用Canny边缘检测提取渠道的边缘，在边缘内的非衬砌结构即为渠道衬砌损毁区域；

S4：根据以上步骤获取的渠道损毁特征，识别出衬砌损毁区域以及渠道区域后，进行渠道损毁比例分析；运用图像拼接技术，由单张损毁程度对整个渠道的损毁信息进行定位与分析，得出损毁结果。