本發(fā)明屬于圖像處理與無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無人機(jī)橋下自主飛行技術(shù)及基于無人機(jī)圖像的橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，是一種無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

這些年來，大量的混凝土橋梁在全國(guó)各地興起，橋梁工程的安全與否直接關(guān)系到人民群眾的生命安危。我國(guó)橋梁底面裂紋檢測(cè)的現(xiàn)狀是以人工為主，依靠橋梁檢測(cè)車等大型機(jī)械將橋梁檢測(cè)專家送到橋底，用肉眼尋找裂紋并用裂紋觀測(cè)儀或者標(biāo)尺去測(cè)量裂紋尺寸。這種人工檢測(cè)方法效率低下、成本高且存在安全隱患。

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展、高精度的各類傳感器和高性能的電子器件的問世和應(yīng)用，無人機(jī)在民用方面有著廣泛的用途。無人機(jī)通過搭載各類傳感器在警用、城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險(xiǎn)救災(zāi)等行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，若能采用無人機(jī)對(duì)橋梁底面裂紋進(jìn)行巡檢，通過掛載照相機(jī)和多種傳感設(shè)備，輔以高精度的導(dǎo)航模塊和避障模塊，通過地面工作站裂紋檢測(cè)和圖像拼接系統(tǒng)，可以為橋梁檢修提供科學(xué)和精準(zhǔn)的判別。相比傳統(tǒng)的人工檢測(cè)手段，無人機(jī)可以輕松到達(dá)橋梁底部獲取橋梁底面高清圖像，無需橋梁檢測(cè)專家近距離接觸橋底面，極大提高了橋梁檢測(cè)的安全性；在日常巡檢中，無需封閉道路中斷交通，同時(shí)具備較高的檢測(cè)精度和檢測(cè)效率。

然而，無人機(jī)在橋下飛行時(shí)存在諸多問題，例如GPS信號(hào)丟失、定位不準(zhǔn)、遙控信號(hào)因遮擋丟失、障礙物躲避等，這使得無人機(jī)需要借助其他傳感器進(jìn)行自身定位，同時(shí)提高自主飛行能力，才能避免在橋下飛行時(shí)撞擊障礙或墜毀。用于橋梁底面裂紋檢測(cè)時(shí)，無人機(jī)攜帶的云臺(tái)相機(jī)需要拍攝分辨率在亞毫米級(jí)的圖片才可以用于裂紋檢測(cè)。此外，如何從大量的高分辨率影像自動(dòng)高效地檢測(cè)裂紋并對(duì)裂紋進(jìn)行定位也是亟待解決的問題。目前的無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法及其系統(tǒng)還未有人實(shí)現(xiàn)過。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有的人工橋梁底面裂紋檢測(cè)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種的無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)，旨在代替現(xiàn)有人工橋梁底面裂紋檢測(cè)方案，提高橋梁底面裂紋巡檢的效率及檢測(cè)精度，提高橋梁檢測(cè)安全系數(shù)同時(shí)降低橋梁檢測(cè)的成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，所述方法包含以下步驟：

A：依靠機(jī)載激光雷達(dá)(LiDAR)和慣性測(cè)量單元(IMU)對(duì)橋下無人機(jī)自身進(jìn)行定位；

B：依靠機(jī)載激光雷達(dá)(LiDAR)獲取無人機(jī)周圍障礙物點(diǎn)云進(jìn)行避障和路徑規(guī)劃；

C：利用無人機(jī)機(jī)載高清相機(jī)拍攝橋梁底面影像并存儲(chǔ)；

D：對(duì)機(jī)載高清相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定并對(duì)拍攝影像進(jìn)行預(yù)處理；

E：利用圖像拼接方法獲取大尺度完整橋梁底面影像，并進(jìn)行裂紋檢測(cè)；

F：利用裂紋影像和激光點(diǎn)云對(duì)裂紋進(jìn)行定位，同時(shí)評(píng)估裂紋等級(jí)。

所述步驟A具體包括：

A1:激光雷達(dá)對(duì)無人機(jī)周圍360°環(huán)境進(jìn)行掃描，獲取無人機(jī)飛行過程中的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

A2:獲取每時(shí)刻激光點(diǎn)云相對(duì)于無人機(jī)的坐標(biāo)，并匹配相鄰時(shí)刻的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差，通過優(yōu)化算法估計(jì)相鄰兩個(gè)時(shí)刻無人機(jī)的位移和姿態(tài)變化。

A3:以無人機(jī)初始位置建立三維坐標(biāo)系，利用相鄰兩時(shí)刻無人機(jī)的姿態(tài)位移變化累計(jì)估計(jì)無人機(jī)位置，并利用無人機(jī)自身攜帶的IMU數(shù)據(jù)對(duì)累計(jì)誤差進(jìn)行校正。

所述步驟B具體包括：

B1:利用無人機(jī)自身攜帶的超聲波數(shù)據(jù)控制無人機(jī)離地面以及離橋梁底面的安全拍攝距離；

B2:利用無人機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的位置和姿態(tài)信息，以及激光雷達(dá)所獲取的360°障礙物點(diǎn)云數(shù)據(jù)，規(guī)劃從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的飛行軌跡。

所述步驟C是在完成無人機(jī)自身定位，避障和路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上，依靠機(jī)載云臺(tái)相機(jī)等間隔時(shí)間向上拍攝橋梁底面影像，并存儲(chǔ)在SD卡中供后續(xù)裂紋檢測(cè)。

所述步驟D具體包括:

D1:用棋盤格法對(duì)高清相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)的焦距，徑向畸變等參數(shù)；

D2:利用畸變參數(shù)對(duì)無人機(jī)拍攝的橋梁底面影像進(jìn)行校正；

D3:對(duì)圖像預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)，去運(yùn)動(dòng)模糊。

所述步驟E具體包括:

E1:利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)拍攝時(shí)的關(guān)系獲取兩個(gè)橋墩間的所有影像數(shù)據(jù)；

E2:對(duì)兩橋墩間的所有影像進(jìn)行拼接處理，形成一張大尺度的高清橋底面影像；

E3:利用邊緣檢測(cè)算法獲取大尺度高清橋底面影像中存在的所有邊緣信息，并對(duì)邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕膨脹和連接，獲取完整的裂紋條紋。

所述步驟F具體包括:

F1:完成橋梁底面影像裂紋檢測(cè)后，通過利用拼接的影像和激光點(diǎn)云實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋的粗定位；

F2:測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度和寬度，以及分布密度等信息。

一種無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，包括無人機(jī)端和地面工作站端，無人機(jī)端包括無人機(jī)系統(tǒng)模塊、定位避障導(dǎo)航模塊和橋梁底面影像獲取模塊，地面工作站端包括橋梁底面裂紋檢測(cè)處理模塊；

無人機(jī)系統(tǒng)模塊：主要由多旋翼無人機(jī)構(gòu)成。主要完成飛行功能，為其它各個(gè)模塊提供載體；

定位避障導(dǎo)航模塊：由激光雷達(dá)、機(jī)載慣性測(cè)量單元，GPS模塊、超聲波、機(jī)載計(jì)算機(jī)組成。機(jī)載計(jì)算機(jī)作為核心控制器，處理激光雷達(dá)等傳感器的數(shù)據(jù)，對(duì)無人機(jī)自身進(jìn)行定位，并獲取無人機(jī)周圍障礙信息，避開障礙并按照路徑規(guī)劃算法規(guī)劃的路徑進(jìn)行飛行；

橋梁底面影像獲取模塊：由機(jī)載云臺(tái)相機(jī)、存儲(chǔ)器組成。主要在無人機(jī)在飛行作業(yè)時(shí)完成橋梁底面影像拍攝和存儲(chǔ)功能；

多旋翼無人機(jī)分別與機(jī)載慣性測(cè)量單元，GPS模塊、超聲波模塊、機(jī)載計(jì)算機(jī)連接，機(jī)載計(jì)算機(jī)分別與激光雷達(dá)、機(jī)載云臺(tái)相機(jī)、存儲(chǔ)器連接。

橋梁底面裂紋檢測(cè)處理模塊將存儲(chǔ)的影像導(dǎo)入地面工作站并進(jìn)行預(yù)處理，裂紋檢測(cè)，裂紋評(píng)估等工作。

一種無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述橋梁底面裂紋檢測(cè)處理模塊包括依次連接的影像預(yù)處理單元、影像拼接單元、裂紋檢測(cè)定位單元、裂紋評(píng)估單元；

影像預(yù)處理單元，對(duì)拍攝的橋梁底面影像進(jìn)行校正，去運(yùn)動(dòng)模糊，圖像增強(qiáng)；

影像拼接單元，對(duì)兩個(gè)橋墩之間的所有影像快速拼接形成大尺度高清影像；

裂紋檢測(cè)定位單元，檢測(cè)大尺度高清影像中的邊緣，并通過數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)腐蝕膨脹，連接等過程形成完整的裂紋紋理；

裂紋評(píng)估單元，測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度和寬度，以及分布密度等信息。

本發(fā)明所述的無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)，其完成的效果是：首先，無人機(jī)在橋梁下方飛行，離橋梁底面固定安全距離按照事先規(guī)定的軌跡飛行，避開橋墩等障礙物，在飛行過程中，安裝在無人機(jī)上的云臺(tái)相機(jī)以固定頻率拍攝橋梁底面并將高清影像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；飛行任務(wù)結(jié)束后，地面工作站對(duì)存儲(chǔ)器中的影像進(jìn)行處理，首先對(duì)影像進(jìn)行拼接，拼接完成后自動(dòng)檢測(cè)影像中存在的裂紋，依靠拼接影像所處的橋墩位置來對(duì)裂紋進(jìn)行粗略定位；裂紋檢測(cè)出來后，對(duì)裂紋進(jìn)行評(píng)估，分析測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度、寬度、分布密度等信息。

本發(fā)明通過結(jié)合無人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)將無人機(jī)應(yīng)用于橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，利用多種傳感器，采用同時(shí)定位與制圖算法、路徑規(guī)劃算法、邊緣檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)橋梁底面裂紋檢測(cè)和評(píng)估。相對(duì)于傳統(tǒng)的基于橋梁檢測(cè)車的人工檢測(cè)方法，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，效率高，安全系數(shù)高，成本低。可廣泛應(yīng)用于橋梁裂紋檢測(cè)，橋梁底面異常檢測(cè)等應(yīng)用。

附圖說明

圖1為無人機(jī)硬件模塊示意圖。

圖2為無人機(jī)端工作流程。

圖3為預(yù)先設(shè)定的無人機(jī)橋下巡檢路線。

圖4為地面工作站端的系統(tǒng)工作流程。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法及其系統(tǒng)。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明主要包含兩個(gè)部分，無人機(jī)端和地面工作站圖像數(shù)據(jù)處理端。無人機(jī)端的硬件結(jié)構(gòu)和模塊示意圖參考圖1，所述無人機(jī)端工作流程如圖2。所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)無人機(jī)端包含如下步驟：

步驟S100:依靠機(jī)載激光雷達(dá)和慣性測(cè)量單元(IMU)對(duì)橋下飛行的無人機(jī)自身進(jìn)行定位；

步驟S200:依靠S100獲取的無人機(jī)當(dāng)前的位置和姿態(tài)，以及利用機(jī)載激光雷達(dá)(LiDAR)獲取無人機(jī)周圍障礙物點(diǎn)云進(jìn)行避障和路徑規(guī)劃；

步驟S300:當(dāng)無人機(jī)在橋下飛行時(shí)，利用機(jī)載的高清云臺(tái)相機(jī)拍攝橋梁底面影像，并將影像存儲(chǔ)在內(nèi)存卡中，供后續(xù)裂紋檢測(cè)使用。

本發(fā)明的無人機(jī)端主要屬于無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及空中機(jī)器人的基本問題，包括無人機(jī)自身定位、對(duì)飛行環(huán)境制圖、避障、路徑規(guī)劃等。其中步驟S100主要利用機(jī)載激光雷達(dá)來增量式地計(jì)算里程計(jì)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行定位，同時(shí)由于增量累積法的誤差會(huì)逐漸增大，因此采用IMU和激光點(diǎn)云融合來獲取里程計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)定位。步驟S200以S100為基礎(chǔ)，只有在對(duì)無人機(jī)本身精確定位的條件下，才能實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃，按照事先規(guī)定的巡檢路線進(jìn)行飛行。預(yù)先設(shè)定的無人機(jī)飛行路線請(qǐng)參考圖3，主要是采用等間隔橫切式巡檢，這樣能保證攝像頭拍攝的面積足夠大。同時(shí)，依靠激光點(diǎn)云，可以知道橋墩與無人機(jī)之間的距離，實(shí)現(xiàn)避障功能。步驟S300則是在完成無人機(jī)自身定位，避障和路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上，依靠機(jī)載云臺(tái)相機(jī)等間隔時(shí)間向上拍攝橋梁底面影像，并存儲(chǔ)起來供后續(xù)裂紋檢測(cè)。步驟S300實(shí)現(xiàn)則比較簡(jiǎn)單，依靠現(xiàn)有的大疆M100上的禪思X3或者X5相機(jī)就可以完成。下面主要對(duì)步驟S100和S200進(jìn)行詳細(xì)描述。

所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，其中，無人機(jī)端步驟S100具體包括：

步驟S101:激光雷達(dá)對(duì)無人機(jī)周圍360°環(huán)境進(jìn)行掃描，獲取無人機(jī)周圍的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過串口或者USB連接到機(jī)載計(jì)算機(jī)上。由于橋下巡檢時(shí)按照離橋梁底面固定高度飛行，不需要豎直方向的信息，因此我們采用的Hokuyo UTM-30LX型號(hào)的激光雷達(dá)，該雷達(dá)屬于2D雷達(dá)，可以獲取360°水平面的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟S102:機(jī)載計(jì)算機(jī)獲取每時(shí)刻激光點(diǎn)云相對(duì)于無人機(jī)的2維平面坐標(biāo)，并匹配相鄰時(shí)刻的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差，通過優(yōu)化算法估計(jì)相鄰兩個(gè)時(shí)刻無人機(jī)的位移和姿態(tài)變化。

步驟S103:以無人機(jī)初始位置建立三維坐標(biāo)系，主要是選擇巡航任務(wù)開始的點(diǎn)為原點(diǎn)，固定豎直高度，保證無人機(jī)在水平的二維平面飛行所需的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。利用相鄰兩時(shí)刻無人機(jī)的姿態(tài)位移變化累計(jì)估計(jì)無人機(jī)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置移動(dòng)和姿態(tài)變化，并利用無人機(jī)自身攜帶的IMU數(shù)據(jù)對(duì)累計(jì)誤差進(jìn)行校正。

所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，其中，無人機(jī)端步驟S200具體包括：

S201:利用無人機(jī)自身攜帶的超聲波數(shù)據(jù)控制無人機(jī)離地面以及離橋梁底面的安全拍攝距離。其具體做法是在無人機(jī)上安裝向上和向下的超聲測(cè)距模塊，向下的測(cè)距模塊主要是為了計(jì)算無人機(jī)的飛行高度，為飛行過程所需。向上則是為了計(jì)算無人機(jī)離橋梁底面的實(shí)際距離。為拍攝相同高分辨率的橋梁底面影像，拍攝過程中應(yīng)維持拍攝距離，因此飛行任務(wù)采用的恒定高度水平面飛行。具體的，在實(shí)際飛行時(shí)，為保證拍攝的影像足夠清晰，能夠拍攝到橋梁底面的裂紋，同時(shí)又避免無人機(jī)靠橋梁底面過近引起局部風(fēng)場(chǎng)的變化使無人機(jī)不穩(wěn)定，采用的4～5米的恒距離飛行。所采用超聲模塊的可信測(cè)量距離范圍最大可達(dá)到10米，因此滿足實(shí)際需求。

S202:利用無人機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的位置和姿態(tài)信息，以及激光雷達(dá)所獲取的360°障礙物點(diǎn)云數(shù)據(jù)，規(guī)劃從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的飛行軌跡。對(duì)于橋墩與橋墩之間的無障礙區(qū)域，無人機(jī)將按照事先規(guī)劃的路徑進(jìn)行巡航，而對(duì)于橋墩等復(fù)雜障礙物，我們采用代價(jià)地圖的方法，首先利用激光雷達(dá)生成障礙物點(diǎn)云信息，然后不斷更新當(dāng)前無人機(jī)系統(tǒng)到達(dá)目的點(diǎn)的代價(jià)地圖。其中，灰白色區(qū)域表示無障礙區(qū)域，其代價(jià)要比黑色區(qū)域的代價(jià)低，因此生成的軌跡航線如圖中綠線所示。

本發(fā)明所包含的第二部分為地面工作站圖像數(shù)據(jù)處理端?？紤]到無人機(jī)機(jī)載計(jì)算機(jī)資源有限，處理大量的高清橋梁底面影像檢測(cè)裂紋在地面工作站進(jìn)行。所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)地面工作站圖像數(shù)據(jù)處理端工作流程如圖4，包含如下步驟：

步驟S400:首先對(duì)機(jī)載的高清相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)的焦距和畸變參數(shù)，并對(duì)拍攝影像進(jìn)行預(yù)處理，得到高清、畸變小、無運(yùn)動(dòng)模糊的影像；

步驟S500:按照拍攝的影像序列，對(duì)不同橋墩之間的影像進(jìn)行拼接獲取大尺度完整橋梁底面影像，并進(jìn)行裂紋檢測(cè)；

步驟S600:利用裂紋影像和激光點(diǎn)云對(duì)裂紋進(jìn)行定位，同時(shí)對(duì)裂紋的長(zhǎng)度、寬度、深度等信息進(jìn)行測(cè)量，評(píng)估裂紋等級(jí)。

地面工作站端主要涉及對(duì)影像進(jìn)行批量處理，首先是對(duì)影像預(yù)處理，主要是對(duì)影像進(jìn)行校正、增強(qiáng)和去運(yùn)動(dòng)模糊、消除不均勻光照，以得到高清無畸變的橋梁底面影像。由于無人機(jī)拍攝的每幅影像的視覺范圍有限，因此需要通過圖像拼接算法獲取大視野的橋梁底面影像以進(jìn)行裂紋檢測(cè)。而橋梁底面裂紋檢測(cè)主要包含圖像邊緣檢測(cè)、形態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹、邊緣連接等步驟。最后是對(duì)檢測(cè)的裂紋進(jìn)行評(píng)估。

所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，其中，無人機(jī)端步驟S400具體包括：

步驟S401:用棋盤格法對(duì)高清相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)的焦距，徑向畸變等參數(shù)。由于采用的相機(jī)是廣角定焦相機(jī)，相機(jī)標(biāo)定相對(duì)簡(jiǎn)單。采用Matlab相機(jī)標(biāo)定工具箱進(jìn)行標(biāo)定。相機(jī)參數(shù)包含相機(jī)的本真矩陣P(其中包含水平和垂直的相機(jī)焦距f_x,f_y,主點(diǎn)c＝[c_x,c_y]，偏移s),徑向畸變k和偏心畸變p。

步驟S402:利用畸變參數(shù)對(duì)無人機(jī)拍攝的橋梁底面影像進(jìn)行校正。此步主要利用相機(jī)的參數(shù)對(duì)所有拍攝的影像進(jìn)行校正獲取畸變小的影像。(x_u,y_u)為校正后的坐標(biāo)，(x,y)為實(shí)際的像點(diǎn)坐標(biāo)，校正過程為：

x_u＝x+k₁x(x²+y²)+p₁(3x²+y²)+2p₂xy

y_u＝y(tǒng)+k₂y(x²+y²)+p₂(x²+3y²)+2p₁xy

步驟S403:獲取校正的影像后，需要對(duì)影像進(jìn)一步處理。主要是去運(yùn)動(dòng)模糊，由于無人機(jī)在拍攝影像時(shí)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，難免會(huì)引起圖像模糊。采用的方法是首先計(jì)算模糊核，然后通過模糊核映射得到去運(yùn)動(dòng)模糊的影像。

所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，其中，步驟S500具體包括:

步驟S501:利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)拍攝時(shí)的關(guān)系獲取兩個(gè)橋墩間的所有影像數(shù)據(jù)。此步主要是依靠影像拍攝和激光點(diǎn)云的同步掃描關(guān)系，每拍攝一幅影像，可以對(duì)應(yīng)有一系列的激光點(diǎn)云。通過點(diǎn)云可以知道所拍攝影像離橋墩的距離。通過設(shè)定的無人機(jī)離橋墩的安全距離為依據(jù)，無人機(jī)兩次到達(dá)此安全距離之間所有的影像為兩個(gè)橋墩間的所有影像，得到許多的影像集合；

步驟S502:對(duì)兩橋墩間的所有影像進(jìn)行拼接處理，形成一張大尺度的高清橋底面影像。為實(shí)現(xiàn)快速高精度拼接，采用基于特征配準(zhǔn)的方法。首先對(duì)所有圖像利用SURF算法進(jìn)行特征點(diǎn)定位，利用局部差分二進(jìn)制描述子(LDB)描述。得到特征點(diǎn)后進(jìn)行快速匹配，并估計(jì)初始的相機(jī)姿態(tài)，然后利用levenberg-Marquardt算法進(jìn)行全局優(yōu)化，得到精確的重映射相機(jī)參數(shù)。在二次投影時(shí)，選擇強(qiáng)度代價(jià)和結(jié)構(gòu)代價(jià)最小的拼接縫進(jìn)行拼接，得到大尺度的高清橋梁底面影像。

步驟S503:利用邊緣檢測(cè)算法獲取大尺度高清橋底面影像中存在的所有邊緣信息，并對(duì)邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕膨脹和連接，獲取完整的裂紋條紋。對(duì)于拼接后的影像，像幅一般很大，為快速得到圖像中的裂紋信息，采用了一種基于子波變換樹的邊緣檢測(cè)算法。這種方法依賴于子波變換樹和對(duì)應(yīng)的二叉樹結(jié)構(gòu)。這最終生成邊緣概率圖，然后通過KI閾值法提取裂紋圖。

所述無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法，其中，步驟S600具體包括:測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度和寬度，以及分布密度等信息。測(cè)量長(zhǎng)度為首先計(jì)算裂紋在圖像中包含的像素個(gè)數(shù)，然后再利用相機(jī)參數(shù)(焦距，主點(diǎn))和圖像大小粗略計(jì)算裂縫的實(shí)際長(zhǎng)度。關(guān)于裂縫寬度，則采用相似策略，統(tǒng)計(jì)垂直裂紋流線方向的像素個(gè)數(shù)，統(tǒng)計(jì)裂紋寬度最寬的像素個(gè)數(shù)，相似映射到真實(shí)橋梁的裂縫寬度。對(duì)于裂縫分布密度，則主要針對(duì)橋梁地面中存在大量的細(xì)小裂縫，統(tǒng)計(jì)細(xì)小的裂紋個(gè)數(shù)占區(qū)域面積的百分比，再就是裂縫區(qū)域占圖像區(qū)域面積的百分比等等。

綜上所述，本發(fā)明所述的無人機(jī)橋梁底面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)，主要分為無人機(jī)端和地面工作站兩部分。對(duì)于無人機(jī)端，主要以無人機(jī)在橋梁下方飛行同時(shí)拍攝橋梁底面高清影像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；地面工作站端則主要是對(duì)拍攝的影像進(jìn)行處理，完成影像拼接和裂紋自動(dòng)檢測(cè)，并依靠拼接影像所處的橋墩位置來對(duì)裂紋進(jìn)行粗略定位，之后則是對(duì)裂紋進(jìn)行評(píng)估，分析測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度、寬度、分布密度等信息。本發(fā)明通過結(jié)合無人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)將無人機(jī)應(yīng)用于橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，利用多種傳感器，采用同時(shí)定位與制圖算法、路徑規(guī)劃算法、邊緣檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)橋梁底面裂紋檢測(cè)和評(píng)估。相對(duì)于傳統(tǒng)的基于橋梁檢測(cè)車的人工檢測(cè)方法，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，效率高，安全系數(shù)高，成本低。在橋梁底面巡檢方面具有廣闊的應(yīng)用前景。