一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法和系统，其中，无人机控制方法包括：根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型；根据无人机自主定位模型，实时控制无人机向目标锚栓飞行；在无人机的飞行过程中，根据无人机和目标锚栓的坐标位置，实时校正摄像机的拍摄角度；当无人机飞行至目标锚栓对应的拍摄区域时，根据摄像机的拍摄角度，控制摄像机获取目标锚栓的图像。本发明专利技术的技术方案能解决现有技术中通过人工方式检测锚栓数量和位置，检测效率较低并且安全性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法和系统
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法和系统。
技术介绍
建筑物的外墙保温系统一般由外墙基体、保温板和锚栓组成。其中，锚栓是保证保温板和外墙基体牢固贴合的最有效连接方式。如果锚栓数量不足或分布不均，那么外墙保温系统在后期使用过程中容易留有外墙脱落的隐患。因此锚栓的数量及分布位置，是评定外墙保温板系统安全性和可靠性的重要因素。目前对锚栓数量和位置的检测方法往往依靠人工检测。具体地，通过人工设置脚手架或者通过缆绳垂吊工人拍照检测；当建筑物高度较低时，通过设置脚手架，由人工手持拍照设备，拍照检测，当需要拍摄建筑物不同区域的锚栓时，需要人工搬运脚手架到相应区域拍摄。当建筑物高度较高时，需要通过设置缆绳垂吊工人拍照，在垂直方向可通过改变缆绳高度拍照，然而在水平方向需要改变垂吊工人的位置。上述锚栓数量和位置的检测方式，花费时间较长，检测效率低下，并且安全性不高，容易造成事故隐患。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法和系统，旨在解决现有技术中锚栓数量和位置的检测方式，检测效率较低并且安全性不高的问题。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法，包括：根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型；根据无人机自主定位模型，实时控制无人机向目标锚栓飞行；在无人机的飞行过程中，根据无人机和目标锚栓的坐标位置，实时校正摄像机的拍摄角度；当无人机飞行至目标锚栓对应的拍摄区域时，根据摄像机的拍摄角度，控制摄像机获取目标锚栓的图像。优选地，本申请实施例提供的无人机控制方法，根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及所搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型的步骤，包括：获取目标锚栓的初始坐标位置；获取无人机的坐标位置和摄像机的姿态角；根据无人机和摄像机的姿态角，计算得到摄像机的光心的坐标；根据摄像机光心的坐标，以及目标锚栓的初始坐标位置，计算得到目标锚栓在摄像机中的像点坐标；根据目标锚栓的初始坐标位置和像点坐标、以及摄像机光心的坐标的共线几何关系，建立无人机自主定位模型。优选地，本申请实施例提供的无人机控制方法，根据摄像机光心的坐标，以及目标锚栓的初始坐标位置，计算得到目标锚栓在摄像机中的像点坐标的步骤，包括：获取目标锚栓适用的像片比例；根据目标锚栓的初始坐标位置与像片比例的比值，计算得到目标锚栓在摄像机中的像点坐标。优选地，本申请实施例提供的无人机控制方法，根据无人机自主定位模型，实时控制无人机向目标锚栓飞行的步骤，包括：根据自主定位模型规定的多点几何约束关系，建立关于无人机坐标位置的超定方程组；使用最小二乘估计法求解超定方程组，实时获取无人机飞行过程中的坐标位置；按照无人机飞行过程中的坐标位置，以及目标锚栓的初始坐标位置，负反馈调节无人机的飞行参数。优选地，本申请实施例提供的无人机控制方法，根据无人机和目标锚栓的坐标位置，实时校正摄像机的拍摄角度的步骤，包括：根据无人机的初始坐标位置建立误差方程，使用所述误差方程建立无人机的旋转矩阵；使用所述旋转矩阵的系数阵和常数阵，构成无人机坐标位置和姿态角的法方程式；根据最小二乘法求解所述法方程式，计算所述无人机的坐标位置和摄像机的拍摄角度的校正值。优选地，本申请实施例提供的无人机控制方法，根据摄像机的拍摄角度，控制摄像机获取目标锚栓的图像的步骤，包括：当无人机飞行至目标锚栓对应的拍摄区域时，获取目标锚栓的坐标位置；按照预设拍摄角度要求，根据目标锚栓的坐标位置，使用转向装置调整摄像机的拍摄角度；按照拍摄角度摄取目标锚栓的图像。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种用于锚栓图像检测的无人机控制系统，包括：模型建立模块，用于根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型；飞行控制模块，用于根据无人机自主定位模型，实时控制无人机向目标锚栓飞行；拍摄校正模块，用于在无人机的飞行过程中，根据无人机和目标锚栓的坐标位置，实时校正摄像机的拍摄角度；图像获取模块，用于当无人机飞行至目标锚栓对应的拍摄区域时，根据摄像机的拍摄角度，控制摄像机获取目标锚栓的图像。优选地，本申请实施例提供的无人机控制系统中，模型建立模块，包括：第一坐标获取子模块，用于获取目标锚栓的初始坐标位置；第二坐标获取子模块，用于获取无人机的坐标位置和摄像机的姿态角；光心坐标计算子模块，用于根据无人机和摄像机的姿态角，计算得到摄像机的光心的坐标；像点坐标计算子模块，用于根据摄像机光心的坐标，以及目标锚栓的初始坐标位置，计算得到目标锚栓在摄像机中的像点坐标；定位模型建立子模块，用于根据目标锚栓的初始坐标位置和像点坐标、以及摄像机光心的坐标的共线几何关系，建立无人机自主定位模型。优选地，本申请实施例提供的无人机控制系统中，飞行控制模块，包括：方程组建立子模块，用于根据自主定位模型规定的多点几何约束关系，建立关于无人机坐标位置的超定方程组；第三坐标获取子模块，用于使用最小二乘估计法求解超定方程组，实时获取无人机飞行过程中的坐标位置；飞行参数调节子模块，用于按照无人机飞行过程中的坐标位置，以及目标锚栓的初始坐标位置，负反馈调节无人机的飞行参数。优选地，本申请实施例提供的无人机控制系统中，拍摄校正模块包括：旋转矩阵计算子模块，用于根据无人机的初始坐标位置建立误差方程，使用所述误差方程建立无人机的旋转矩阵；法方程式计算子模块，用于使用所述旋转矩阵的系数阵和常数阵，构成无人机坐标位置和姿态角的法方程式；角度校正子模块，用于根据最小二乘法求解所述法方程式，计算所述无人机的坐标位置和摄像机的拍摄角度的校正值。综上，本申请提供的用于锚栓图像检测的无人机控制方案，根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，就能够建立起无人机自主定位模型，该无人机自主定位模型用于控制无人机定位，并且实时控制无人机向目标锚栓飞行，在无人机的飞行过程中，实时校正摄像机的拍摄角度，当无人机到达拍摄区域时，根据摄像机的拍摄角度就能够控制摄像机获取目标锚栓的图像，通过上述控制无人机获取锚栓图像的方式，能够解决现有技术中人工检测锚栓造成的检测效率低和安全性差的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种用于拍摄锚栓图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法，其特征在于，包括：/n根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型；/n根据所述无人机自主定位模型，实时控制所述无人机向所述目标锚栓飞行；/n在所述无人机的飞行过程中，根据所述无人机和所述目标锚栓的坐标位置，实时校正所述摄像机的拍摄角度；/n当所述无人机飞行至所述目标锚栓对应的拍摄区域时，根据所述摄像机的拍摄角度，控制所述摄像机获取所述目标锚栓的图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于锚栓图像检测的无人机控制方法，其特征在于，包括：
根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型；
根据所述无人机自主定位模型，实时控制所述无人机向所述目标锚栓飞行；
在所述无人机的飞行过程中，根据所述无人机和所述目标锚栓的坐标位置，实时校正所述摄像机的拍摄角度；
当所述无人机飞行至所述目标锚栓对应的拍摄区域时，根据所述摄像机的拍摄角度，控制所述摄像机获取所述目标锚栓的图像。


2.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据目标锚栓的初始坐标位置、无人机及所搭载摄像机的坐标和角度，建立无人机自主定位模型的步骤，包括：
获取所述目标锚栓的初始坐标位置；
获取所述无人机的坐标位置和所述摄像机的姿态角；
根据所述无人机和所述摄像机的姿态角，计算得到所述摄像机的光心的坐标；
根据所述目标锚栓的初始坐标位置，计算得到所述目标锚栓在所述摄像机中的像点坐标；
根据所述目标锚栓的初始坐标位置和像点坐标、以及所述摄像机光心的坐标的共线几何关系，建立所述无人机自主定位模型。


3.根据权利要求2所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据摄像机光心的坐标，以及所述目标锚栓的初始坐标位置，计算得到所述目标锚栓在所述摄像机中的像点坐标的步骤，包括：
获取所述目标锚栓适用的像片比例；
根据所述目标锚栓的初始坐标位置与所述像片比例的比值，计算得到所述目标锚栓在所述摄像机中的像点坐标。


4.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据无人机自主定位模型，实时控制所述无人机向所述目标锚栓飞行的步骤，包括：
根据所述自主定位模型规定的多点几何约束关系，建立关于无人机坐标位置的超定方程组；
使用最小二乘估计法求解所述超定方程组，实时获取所述无人机飞行过程中的坐标位置；
按照所述无人机飞行过程中的坐标位置，以及所述目标锚栓的初始坐标位置，负反馈调节所述无人机的飞行参数。


5.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据无人机和目标锚栓的坐标位置，实时校正所述摄像机的拍摄角度的步骤，包括：
根据无人机的初始坐标位置建立误差方程，使用所述误差方程建立无人机的旋转矩阵；
使用所述旋转矩阵的系数阵和常数阵，构成无人机坐标位置和姿态角的法方程式；
根据最小二乘法求解所述法方程式，计算所述无人机的坐标位置和摄像机的拍摄角度的校正值。


6.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据所述摄像机的拍摄角度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦至臻，秦昶，曹文春，王慧，吕良福，蒋俊极，秦军，李光勇，张崎，孙斌，孙计海，
申请(专利权)人：山东贝特建筑项目管理咨询有限公司，山东省战略新兴产业研究院，中鼎贝特实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37