[发明专利]一种无人机巡检航线构建方法

说明书

本发明公开了一种无人机巡检航线构建方法，利用数据提取技术从无人机字幕文件中提取航线点位置和时间信息，以投影转换算法对航线点位置坐标进行转换，去除错误航线点坐标并对剩余航线点连线进行平滑处理，再以三维渲染技术进行仿真，实现无人机巡检过程的监控和管理。

技术领域

本发明涉及三维图形渲染、三维仿真、数据提取、投影转换等技术领域，尤其是指一种无人机巡检航线构建方法。

背景技术

无人机巡检视频即无人机巡检过程中所采集的视频影像数据。对于绝大部分无人机(如大疆无人机)来说，在采集过程中，往往会对采集时的位置信息进行记录，并将其以字幕形势嵌入到视频数据中，因此可以将字幕中的位置信息提取出来，并通过三维图形渲染技术，实现无人机的飞行仿真与重演，方便用户在浏览视频的同时，也可以在地图上看到无人机对应位置与飞行轨迹。从而便于对无人机的巡检过程进行有效监控与管理。

然而出于成本考虑，大部分无人机并没有配置RTK等高精度的定位工具，再加上GPS信号的不稳定性，导致直接从视频提取的航线往往精度较低，视觉效果较差，无法有效反映无人机飞行状态。

因此，如何从无人机巡检视频中提取出高精度飞行航线，对输电线路巡检技术和无人机追踪观测领域具有重大的应用价值。

现有技术中主要通过人工方式将视频字幕文件中航线位置信息筛选出来，并通过手动修改和目视插值的方式来构建高精度航线，整个过程十分繁琐，需要耗费大量人力。因此，如何完全自动地从巡检视频中提取出高精度、可用的无人机航线成为了无人机巡检技术领域所要解决的重要技术问题。

发明内容

针对上述背景技术中的问题，提供一种全新的无人机巡检航线构建方法。利用数据提取技术从无人机字幕文件中提取航线点位置和时间信息，以投影转换算法对航线点位置坐标进行转换，去除错误航线点坐标并对剩余航线点连线进行平滑处理，再以三维渲染技术进行仿真，实现无人机巡检过程的监控和管理。

本发明所述的一种无人机巡检航线构建方法，包括：

S1获取无人机拍摄的加载有字幕文件的视频影像；

S2提取所述视频影像中字幕文件里的航线点的时间和位置信息；

S3将所述航线点的位置信息中的地理坐标转换为大地直角坐标；

S4按所述航线点的时间信息计算每三个连续的航线点形成的拐角，并删除拐角低于90度的角点；

S5将剩余的航线点顺序连接，以贝塞尔曲线进行插值将航线点轨迹优化为曲线；

S6以优化处理后的航线点位置按照时间顺序建立关键帧，通过三维图形渲染技术构建无人机飞行航线。

所述地理坐标是用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。一个地理坐标系包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。在球面系统中，水平线是等纬度线或纬线。垂直线是等经度线或经线。在本申请中，航线点的位置信息初始状态为无人机实时记录的地理坐标系坐标，包括该航线点的经度、纬度和高度数据。

所述大地直角坐标是以空间一点(本申请中以地球球心点为基准)O为原点，建立三条两两垂直的数轴；x轴，y轴，z轴，这时建立了空间直角坐标系Oxyz,其中点O叫做坐标原点，三条轴统称为坐标轴，由坐标轴确定的平面叫坐标平面。在本申请中，由于航线构建需要采用大地直角坐标系，因此通过投影转换算法对地理坐标进行自动转换。

本发明突破了传统无人机航线提取技术中依赖人工实现构建高精度航线的多种弊端，避免耗费大量人力，简化了繁琐的数据筛选和手动修改过程，能够实现完全自动的无人机航线仿真过程，为机器视觉及人工智能的并行处理提供了可能。