[发明专利]基于四轴无人机的公路路面裂缝检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开了基于四轴无人机的公路路面裂缝检测系统及其检测方法，涉及公路检测技术领域，系统包括四轴无人机、数据传输子系统、地面控制子系统、图像处理子系统，利用地面控制子系统完成对巡检路径的规划，设置飞行高度和速度，依靠数据传输子系统将信息发送给四轴无人机，四轴无人机按照规划的路径飞行，并通过摄像头采集原始图像，在图像处理单元中分别利用OpenCV分割锁定道路使四轴无人机沿其自主飞行，利用神经网络自动检测裂缝，依靠GPS模块标定裂缝位置。本发明的检测系统技术使用门槛低，自动化程度高，其检测公路路面裂缝的方法相较于传统的人工检测和道路检测车方案，能够显著地提高公路路面裂缝检测的效率，节省时间，降低人力物力成本。

技术领域

本发明涉及公路检测技术领域，具体涉及基于四轴无人机的公路路面裂缝检测系统及其检测方法。

背景技术

在公路养护过程中，公路路面裂缝溯源检测是提高工作效率的重中之重，传统公路路面裂缝多通过人工巡查检测，检测效率较低，影响到对路面施工的及时性，随着科技的发展有采用无人机对路面机械能拍摄采样的新型公路路面裂缝检测方法，但无人机拍摄画面精度不足，并且拍摄视屏图片筛选效率较低，仍不能很好的满足公路路面裂缝检测需要。

同时无人机在人工操作时，会因操控及时性不足影响到对公路障碍物的识别辨认，中国专利文献CN110456805A公开了一种无人机智能循迹飞行系统及方法，所述飞行系统包括用于进行图像采集的图像采集单元、用于检测飞行惯量的飞行姿态测量单元、用于进行神经网络处理的神经网络处理单元、及控制无人机飞行动作的控制单元，并将无人机前方的摄像头采集的图像作为输人，通过卷积神经网络对此输入进行识別，并给出避障策略，在飞行过程中，采用基于高灵敏特性的隧道磁阻效应的飞行姿态测量单元，通过所述飞行姿态测量单元获取无人机在飞行姿态的变化关键位置，并启动所述图像采集单元进行重点捕获图像，形成飞行环境的立体模型，为无人机循迹飞行路线提供关键位置图像，但该飞行系统仅通过图像采集单元实线避障效果，但缺乏对公路路面的适配能力，并且缺乏对公路路面裂纹的识别检测能力，具有一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：仅通过图像采集单元实线避障效果，但缺乏对公路路面的适配能力，并且缺乏对公路路面裂纹的识别检测能力，具有一定的缺陷，而提出的基于四轴无人机的公路路面裂缝检测系统及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于四轴无人机的公路路面裂缝检测系统，包括四轴无人机、数据传输子系统、地面控制子系统、图像处理子系统，所述四轴无人机包括机架，所述的四轴无人机顶部四角处固定安装有动力装置，所述机架中心固定安装有个传感元件，且机架前方固定安装有第一云台，且机架正下方固定安装有第二云台，且第一云台上固定安装有第一摄像头，且第二云台上固定安装有第二摄像头，所述机架内固定安装有控制模块，且控制模块与动力模块以、传感元件和避障模块通讯连接；

所述数据传输子系统包括5G数传模块、接收机模块和云端服务器，所述的图像处理子系统包括：循迹图像处理单元和裂缝检测图像处理单元。

进一步地，所述机架包括：作为机轴的碳纤维圆管、机身碳纤维板，所述的动力装置包括：无刷电机、玻璃纤维桨叶、锂电池，所述的传感元件包括：陀螺仪、加速度计、电子罗盘、GPS模块、气压计，所述第一云台和第二云台结构箱相同，且第一云台和第二云台均包括：无刷电机、陀螺仪，所述控制模块采用以STM32F407ZGT6为芯片的单片机，所述摄像头采用广角无畸变摄像头，所述避障模块采用超声波模块。

进一步地，所述地面控制子系统包括：手机APP、PC上位机和航模遥控器，所述的手机APP、PC上位机都是基于移动终端的软件，这二者通过无线网络将数据发送到云端服务器，所述四轴无人机上的 5G数传模块访问云端服务器获取数据，所述航模遥控器是独立的控制装置，且航模遥控器与机架上的接收机模块通讯连接。