[发明专利]一种用于电力杆塔巡检的旋翼无人机重定位拍照方法

说明书

本发明公开了一种用于电力杆塔巡检的旋翼无人机重定位拍照方法，其包括使用旋翼无人机携带相机，飞至电力杆塔易发故障点定位拍摄参考照片，记录该点的GPS(全球定位系统)信息；杆塔巡检时使用参考照片的GPS坐标控制旋翼无人机飞至易发故障点获取当前帧，将拍摄的参考照片与当前帧进行特征点匹配，解算出当前拍摄位置相对于参考照片拍摄位置旋翼无人机的旋转量和平移量，以此来控制无人机姿态微调到达参考照片位置，消除GPS误差；微调后重新获取当前帧，和首次拍摄参考照片进行相似度比较，满足相似度要求即可保存当前帧，实现重定位拍照。本方法重定位拍摄的照片，可以直接用于深度学习检测电力杆塔的故障点，减少人工对照片中故障点的标定工作，提高电力杆塔巡检的效率。

技术领域

本发明涉及电力巡检技术领域，尤其涉及一种用于电力杆塔巡检的旋翼无人机重定位拍照方法。

背景技术

我国的电力企业是经济发展中的重要支柱型产业，每年为人们提供必需的电能来源，而输电线路是电力系统中的主要成分。近年来，电网逐渐扩展其规模，输电的线路也日益增多，且有些输送的线路设置在地势复杂的区域。电力杆塔经过风吹日晒，会造成零部件脱落，接线端子松动等问题。

由于地理环境恶劣和电力杆塔故障不易发现，传统的人工巡检越来越不能适应发展的需求。旋翼无人机具有起降要求低，飞行灵活等特点，携带热成像设备，在电力巡检领域能大幅度提高作业效率，降低成本，更重要的是避免了人工巡检的安全问题的发生。

电力杆塔易发故障点巡检一般采用深度学习对特定故障点分类检测，由于无人机每次飞行的路线都不同，照片中故障点位置变化波动大，导致深度学习识别的效率不高。所以要对照片中电力杆塔易发故障点进行人工标定，然后对标定区进行深度学习生成分类模型，进而判断是否有故障。然而人工标定工作枯燥而繁重，间接降低了巡检的效率。

发明内容

根据现有技术存在的缺陷，发明提出了一种用于电力杆塔巡检的旋翼无人机重定位拍照方法，巡检同一个易发故障点时拍摄的位置大致相同，因此特定故障点使用特定的标定框，除去了人工标定的工作，以提高深度学习检测电力杆塔故障的效率。

本发明的技术方案具体实现如下：

一种用于电力杆塔巡检的旋翼无人机重定位拍照方法，包括以下步骤：

步骤1.旋翼无人机首次飞至电力杆塔易发故障点附近拍摄照片时，由飞手控制遥控器，寻找合适位置拍摄参考照片，保证照片中存在电力杆塔容易发生故障的部位，并保存照片所在位置的GPS坐标；

步骤2.利用参考照片处保存的GPS位置，在电力杆塔巡检时，由地面站发出控制指令控制旋翼无人机自动飞至易发故障点附近，获取当前帧图像；

步骤3.由于GPS误差的存在，当前帧的拍摄位置与参考照片的拍摄位置相差较大，巡检时需要对旋翼无人机的拍摄位置进行修正，其控制算法为：

S1，检测参考照片和当前帧的Oriented FAST角点位置；

S2，根据角点位置计算参考照片和当前帧的BRIEF描述子；

S3，对参考照片和当前帧的BRIEF描述子进行匹配，使用Hamming距离；

S4，计算所有匹配点之间的最小距离，即最相似两组点间的距离；

S5，筛选描述子，保留描述子间距小于两倍最小距离的匹配点；

S6，根据对极几何约束解算出旋转矩阵R和平移向量t，其中，x₁为参考照片中的特征点坐标，x₂为当前帧中的特征点坐标；

S7，将旋转矩阵R换算为欧拉角，即Roll、Pitch、Yaw，将平移向量t换算为x、y、z，这六个量作为控制旋翼无人机微调的六个自由度上的控制量；