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申请/专利权人：东南大学;江苏现代路桥有限责任公司

摘要：本发明公布了一种基于无人机的公路路面病害的定位方法，包括：集成了高分辨率视频采集器、5G移动通信终端、北斗卫星定位导航模块的无人机系统；对路面高分辨率影像数据、无人机飞行高度数据、无人机位置信息的获取；依靠5G移动通信技术的检测数据的传输、利用基于改进DPM的路面病害检测模型对路面病害进行检测与定位。本发明的有益效果在于：有效解决了当前路面病害数据获取方法存在的自动化程度低，获取成本高、速度慢以及路面病害检测及定位方法存在的检测效率低、检测精确度波动大、定位过程工作量大、定位自动化程度低等缺点；实用性强，可广泛用于高速公路、国道、其他低等级公路以及城市道路的路面病害检测及定位。

主权项：1.一种基于无人机的公路路面病害的定位方法，其特征在于，具体步骤包括：1.1构建低空无人机系统，所述低空无人机系统上配置有高分辨率视频采集器、第五代移动通信终端以及北斗卫星定位终端；1.2无人机按一定飞行速度和高度巡航，同时按每0.1秒采集一次公路路面高清影像资料的拍摄频率采集路面高分辨率影像信息，并同时通过北斗卫星定位系统，获取检测用无人机的即时位置信息数据；1.3将路面高分辨率影像信息进行编码、存储，通过第五代移动通信技术进行无人机平台、GPS测量终端与数据处理服务器之间的通信和数据传输；1.4服务器在接收到数据以后对路面高分辨率影像数据进行预处理，利用基于改进DPM模型的路面病害检测模型对低空无人机平台获取的高分辨率路面影像进行病害检测及定位；步骤1.1中配置有高分辨率视频采集器、第五代移动通信终端以及北斗卫星定位终端的低空无人机系统所采用的低空无人机平台为民用无人机，所述高分辨率视频采集器指通过LEMO航空接口安装在无人机平台上的飞思iXU180型高分辨率航测相机，所述第五代移动通信终端指5G通信终端设备，所述北斗卫星定位系统终端指UFirebirdUC6226型北斗定位芯片；步骤1.2中利用低空无人机平台搭载高分辨率视频采集器在公路路面上飞行采集数据，并同时通过北斗卫星定位系统，获取检测用无人机的即时位置信息数据；所述高分辨率影像信息是指高分辨率视频采集器拍摄得到的高分辨率数码照片，且带有拍摄无人机提供的拍摄时间、拍摄姿态与无人机飞行高度定位信息文件；具体数据采集步骤包括：3.1无人机平台以3ms的飞行速度以及7m的飞行高度沿待检测路面巡航飞行；3.2无人机平台按照每0.1秒拍摄一张照片的固定频率，采集公路路面高分辨率影像数据，所拍摄的图像以1920×1080分辨率保存，保存格式为JPG图片格式；3.3北斗卫星定位终端获取检测用无人机的即时位置信息数据，包括无人机的X、Y、Z坐标即横、纵、高度坐标，其横、纵坐标的表示形式为按照经纬度位置表示；步骤1.3中通过第五代移动通信技术，完成通信和数据编码和传输；具体流程包括：4.1将无人机飞行姿态、工作状态、飞行高度信息以txt格式文本文件保存，文本文件按测量时间命名，具体命名格式为“年月日-小时：分钟：秒：毫秒”；文本文件内通过9位数字编码来保存无人机的飞行姿态、工作状态、飞行高度信息，前4位数字保存以弧度为单位的无人机飞行倾斜角，第5位数字表示无人机工作状态，无人机正常工作记为“1”、异常工作记为“2，第6到9位数字保存精确到小数点后2位的无人机飞行高度信息，单位为米；表示无人机飞行姿态、工作状态、飞行高度信息的txt格式文本文件以日为单位统一保存在命名为“txt-测量当日日期”的文件夹中；4.2将无人机所搭载的高分辨率视频采集器采集到的高分辨率路面影像资料进行重新编码命名，命名格式为由数字、英文字母、连字符组成的34位字符组；1到18位字符表示无人机位置信息，其中前6位字符表示无人机经度坐标，精确到小数点后2位；7到11位表示无人机纬度坐标，精确到小数点后2位；12到18位表示无人机高程坐标，单位为m，精确到小数点后2位；第19位为连字符；20到33位字符表示无人机图像采集时间，命名格式为“年月日小时分秒”，第34位为照片拍摄序号，表示的是该照片为在当前秒内拍摄的照片位次；重命名后的图像以日为单位统一保存在命名为“image-测量当日日期”的文件夹中；4.3通过无人机上安装的5G通信终端，利用5G移动通信技术将保存有无人机姿态、工作状态、飞行高度信息的txt文件的文件夹，以及重新编码命名过的高分辨率路面照片所在的文件夹发送至数据处理服务器，数据发送频率为每24小时发送一次；步骤1.4中利用基于改进DPM模型的路面病害检测模型，该模型由用于检测修补病害的DPM-1模型和用于检测未修补病害的DPM-2模型串联连接而成，DPM-1模型负责修补横裂、修补纵裂、修补网裂三种路面病害类型的检测，DPM-2模型负责未修补横裂、未修补纵裂、未修补网裂、其他四种路面病害的检测；步骤1.4中利用基于改进DPM模型的路面病害检测模型对预处理过的高分辨率路面影像进行病害检测及定位，具体检测及流程包括：6.1对无人机传输回的高分辨率路面图像进行预处理，预处理流程为将原图像进行复制，将副本保存在命名为“检测日期+检测”的文件夹中，将文件夹中的图像副本进行resize处理，分辨率修改为512×500格式，同时按照从1开始，由小到大的数字顺序对图像副本进行重命名，以作为路边病害检测及定位的样本；6.2利用基于改进DPM模型的路面病害检测模型对路面病害检测及定位样本进行路面病害检测，具体检测流程为，首先使用DPM-1模型对待检图像进行检测，若DPM-1模型检测出病害存在，则结束检测，检测结果为存在路面病害，同时将该图片保存至对应病害类型的文件夹中，若DPM-1模型未检测出路面病害存在，则将该图像转至DPM-2模型进行检测，若DPM-2模型检测出病害存在，则结束检测，检测结果为存在路面病害，同时将该图片保存至对应病害类型的文件夹中；若DPM-2模型未检测出路面病害存在，则结束检测，检测结果为不存在路面病害；6.3若待检路面图像的检测结果为存在病害，则由基于改进DPM模型的路面病害检测模型对路面病害位置进行定位，具体定位流程为比对路面病害所在的高分辨率影像资料的拍摄时间，以及该时间时北斗卫星定位系统所获得的无人机经度坐标X1、纬度坐标Y1,以及高程信息Z1和无人机系统自身记录的无人机飞行高度信息H1后，进行路面病害所在位置的计算；步骤6.3中公路路面病害的位置计算，具体为，按式1计算得路面病害所在位置的经度坐标X、按式2计算得路面病害所在位置的纬度坐标Y、按式3计算得路面病害所在位置的高程坐标ZX＝X1式1Y＝Y1式2Z＝Z1-H1式3式中X1代表北斗卫星定位系统获得的无人机经度坐标、Y1代表北斗卫星定位系统获得的无人机纬度坐标,Z1代表北斗卫星定位系统获得的无人机高度坐标H1代表无人机系统自身记录的无人机飞行高度信息。

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