[发明专利]基于无人机平台的建筑物损伤判读系统

权利要求书

1.基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，其特征在于，包括：无人机(1)、与无人机(1)无线信号连接的控制器(2)、与控制器(2)无线或有线信号连接的分析装置(3)；所述无人机(1)上设有朝向目标建筑物的激光标记与测距装置(101)和拍摄装置(102)；所述控制器(2)用于控制无人机(1)的飞行姿态，同时接收激光标记与测距装置(101)发送的标记与测距信息、拍摄装置(102)发送的影像信息，并将接收的标记与测距信息、影像信息发送至分析装置(3)；所述分析装置(3)根据接收的标记与测距信息进行建筑物建模分析、建筑物模型对比分析，得到分析结果A1；所述分析装置(3)根据接收的影像信息进行建筑物外表分析，得到分析结果A2。

2.根据权利要求1所述基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，其特征在于，所述建筑物外表分析包括：

a)图像载入与信息浏览模块

图像载入与信息浏览模块提供无人机(1)拍摄图像的载入显示和地理位置信息的显示操作，并提供目标提取的操作窗口；

b)图像增强处理模块

采用直方图均衡化方法对影像信息进行增强，对M×N的图像进行中值滤波处理，并利用灰度统计和直方图均衡化增强图像信息；

c)图像判读与处理模块

对建筑物影像信息进行逐帧分析，获取其中图像区域属性发生明显变化的地方，进行图像滤波-图像边缘增强-图像边缘检测-图像提取操作。

3.根据权利要求2所述基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，其特征在于，所述图像提取包括：

A1.对于图像f(x,y)，设中心边缘点为算子G_n，二维高斯函数为：

A2.得到x,y方向的梯度为：

将分别与图像f(x,y)卷积，得到输出：

A3.反应图像点(x,y)处边缘强度M(x,y)和法向矢量α(x,y)的计算式为：

A4.当图像的一个像素点满足以下三个条件时即可被认为是边缘点：

(a)此点的边缘强度大于沿其梯度方向的两个相邻像素点的边缘强度；

(b)与此点梯度方向上相邻两点的方向差小于45度；

(c)以此点为中心的3x3邻域中的边缘强度极大值小于某个阈值。

A5.对边缘提取后的图像进行计算处理:

激光标记装置在拍摄图像中标记位置I(x1,y1)和I(x2,y2)，此时两标记点之间的像素距离为r，激光标记点实际安装距离为R，对图像传感器进行标定后的镜头焦距为f，则根据几何关系可以得到：

式中：

H＝Rf/r即为无人机相对建筑物表面的垂直距离；

激光测距装置直接给出的测距信息为D，当D＝H时，有线性关系：

式中：r——激光标记点像素距离；

l——损伤长度像素距离；

w——损伤宽度像素距离；

L——损伤长度实际距离；

W——损伤宽度实际距离；

R——激光标记点安装距离；

由此可得出损伤大小的最大实际长度和宽度：

A6.输出分析结果A2：

将全部边缘点连线后形成建筑物损伤二维图形信息，同时根据计算得到的L和W得到损伤图形的实际长度和实际宽度，作为分析结果A2。

4.根据权利要求1所述基于无人机平台的建筑物损伤判读系统，其特征在于，所述建筑物建模分析包括：

C1.当前无人机(1)激光标记与测距装置(101)在拍摄图像中标记位置I(x1,y1)和I(x2,y2)，此时两标记点之间的像素距离为r；激光标记点实际安装距离为R，对图像传感器进行标定后的镜头焦距为f，则根据几何关系可以得到：

式中：计算：H＝Rf/r；

得到当前无人机相对建筑物表面的垂直距离Hn；

C2.根据无人机预设飞行轨迹和Hn，沿无人机预设飞行轨迹，将Hn堆叠和连线后得到建筑物当前扫面面的3D模型U2。