本發(fā)明涉及一種基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、地鐵巡檢無人機作為一種新型的智能化巡檢工具，具有許多傳統(tǒng)人工巡檢方法無法比擬的優(yōu)勢。無人機能夠快速、全面地飛行巡檢隧道的各個角落，包括一些人工難以到達的地方（如隧道頂部或狹窄通道）。它能夠迅速覆蓋整個隧道段，比傳統(tǒng)人工巡檢方式節(jié)省大量時間。地鐵巡檢常常涉及危險環(huán)境，如隧道內(nèi)可能存在的積水、塌方、空氣不流通等問題。傳統(tǒng)巡檢人員需要進入這些危險區(qū)域，可能面臨健康和安全風(fēng)險。而無人機可以遠程操作，避免人工進入復(fù)雜或危險環(huán)境，確保人員安全。無人機還可以將采集到的數(shù)據(jù)實時上傳至云平臺或控制中心，操作人員能夠第一時間獲取巡檢結(jié)果并進行分析，快速作出決策。

2、在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，部分方案通過采用地面軌道機器人進行巡檢，控制機器人在軌道上行駛，通過其負載的傳感器對周圍的環(huán)境進行探測。該方式雖然可以不需要里程計和參考路徑信息，但是在巡檢時候缺少靈活性，當(dāng)軌道上出現(xiàn)障礙物時，機器人無法進行巡檢，且對于隧道頂部的探測不夠清楚。還有部分方案通過激光雷達事先建圖，然后標記參考路徑，實際巡檢過程中控制無人機按照預(yù)設(shè)路徑進行飛行，該方法需要事先離線在點云中標記參考路徑，然后在實際巡檢時需要通過重定位或者場景定位算法判斷無人機在之前采集點云中的位置，對于算法的精度要求較高，而且在定位過程中還會存在積累誤差的問題。還有通過部署多個uwb基站對無人機進行定位，但如果隧道距離較長，該方式實施起來成本較高，也不易部署。

3、公布號為?cn115951704a的專利公開了基于bim模型(建筑數(shù)字模型)的無人機地鐵巡檢方法及設(shè)備，基于bim模型的無人機地鐵巡檢方法包括：獲取各地鐵路段的繪測數(shù)據(jù)，基于各所述繪測數(shù)據(jù)生成地鐵巡檢bim模型；獲取巡檢無人機的尺寸信息，基于所述尺寸信息和地鐵巡檢bim模型，生成各地鐵路段對應(yīng)的巡檢路徑信息，將巡檢計劃信息發(fā)送至巡檢無人機的巡檢控制模塊，控制無人機按照預(yù)設(shè)路徑進行巡檢。該提案需要在地鐵隧道各個位置均勻設(shè)置監(jiān)測點位，并通過全站儀和監(jiān)測定位進行數(shù)據(jù)繪測，基于設(shè)計圖紙生成的bim模型通過繪測數(shù)據(jù)。該建模過程流程較繁瑣，所需要的設(shè)備價格成本高，難以實施。并且在實際應(yīng)用過程中還需要將bim模型坐標系與無人機巡檢時候的坐標系進行對齊，增加了開發(fā)難度。

4、公布號為?cn109343548a的專利公開了一種地鐵隧道巡檢機器人的巡檢系統(tǒng)。包括：機器人本體、控制單元及探測單元，探測單元設(shè)置于機器人本體上；控制單元用于向機器人本體及探測單元分別發(fā)送控制指令；機器人本體用于根據(jù)控制指令沿地鐵隧道內(nèi)的軌道行進；探測單元用于根據(jù)控制指令，在機器人本體沿地鐵隧道內(nèi)的軌道行進時，對地鐵隧道內(nèi)的環(huán)境進行探測，并將探測獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元，實現(xiàn)了對地鐵隧道的自動化巡檢。該提案通過控制機器人在軌道上行駛來進行巡檢，好處是不需要額外的里程計和環(huán)境信息就能夠控制機器人在地鐵隧道中心處進行巡檢，但同時也限定了巡檢時機器人的靈活性，由于是在軌道上行駛，如果軌道上出現(xiàn)了障礙物，則可能導(dǎo)致危險和巡檢失敗，而且在軌行駛的方式距離隧道頂部較遠，難以探測到隧道頂部的數(shù)據(jù)。

5、公布號為?cn117518158a的專利公開一種基于無人機載地質(zhì)雷達的隧道全斷面巡檢裝備及方法。該專利通過在預(yù)先在地鐵隧道內(nèi)等間距的安裝毫米波微通信基站，無人機在地鐵隧道內(nèi)進行巡檢時，多個毫米波微通信基站分別對毫米波雷達模塊進行定位，并接收無人機飛控模塊通過無線通信模塊傳輸?shù)耐ㄐ判盘枺鄠€毫米波微通信基站分別與隧道掃描控制中心通信連接，可以在gps信號不好的時候，準確的獲取無人機的當(dāng)前位置，然后控制無人機按照預(yù)設(shè)的路徑進行巡檢。該方式雖然可以準確的獲取無人機的位置，但是需要在地鐵隧道內(nèi)部署多個毫米波微通信基站，如果隧道長度較長，且沒有較好的部署環(huán)境，則該方法的成本和實施難度會大幅度增加。并且在后期維護較困難，如果其中一個某一個毫米波微通信基站出現(xiàn)故障，則無人機在該位置附近都無法被定位，導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，旨在解決上述技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法。

3、所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法包括以下步驟：

4、通過雙目攝像機對軌道進行圖像采集，并對采集到的圖像進行數(shù)據(jù)點標記；

5、將數(shù)據(jù)點分成左側(cè)軌道關(guān)鍵點和右側(cè)軌道關(guān)鍵點，并且對左右圖像的軌道關(guān)鍵點進行匹配；

6、得到左右圖像的軌跡關(guān)鍵點匹配結(jié)果后，根據(jù)相機的焦距和左右圖片的視差計算圖像上的軌跡關(guān)鍵點的深度信息；

7、計算兩側(cè)軌道的匹配關(guān)鍵點的中間點來提取出無人機巡檢的參考路徑。

8、在一實施例中，所述通過雙目攝像機對軌道進行圖像采集，并對采集到的圖像進行數(shù)據(jù)點標記的步驟之后，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法還包括：

9、利用軌道尺寸的先驗信息剔除誤檢的關(guān)鍵點以及補充漏檢的關(guān)鍵點，使左側(cè)軌道關(guān)鍵點的數(shù)量和右側(cè)軌道關(guān)鍵點的數(shù)量相等。

10、在一實施例中，利用軌道尺寸的先驗信息剔除誤檢的關(guān)鍵點以及補充漏檢的關(guān)鍵點的步驟具體為：

11、通過判斷前后相鄰的關(guān)鍵點的間距是否超過軌枕間距的最大值或者小于軌枕間距的最小值判斷關(guān)鍵點是否誤檢或漏檢。

12、在一實施例中，所述得到左右圖像的軌跡關(guān)鍵點匹配結(jié)果后，根據(jù)相機的焦距和左右圖片的視差計算圖像上的軌跡關(guān)鍵點的深度信息的步驟之后，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法還包括：

13、通過相機的內(nèi)外參矩陣將其轉(zhuǎn)換到真實3d空間中。

14、在一實施例中，所述計算兩側(cè)軌道的匹配關(guān)鍵點的中間點來提取出無人機巡檢的參考路徑的步驟之后，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法還包括：

15、獲取無人機當(dāng)前時刻的位于參考路徑上的期望位置，令無人機在所述參考路勁沿著所述期望位置進行巡檢。

16、在一實施例中，所述獲取無人機當(dāng)前時刻的位于參考路徑上的期望位置，令無人機在所述參考路勁沿著所述期望位置進行巡檢步驟包括：

17、將無人機投影到軌道平面上，以無人機投影位置為圓心，預(yù)瞄距離為半徑作圓，將其與參考路徑上的交點作為水平方向上的最優(yōu)期望位置，令無人機在所述參考路勁沿著所述最優(yōu)期望位置進行巡檢。

18、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢程序，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法的步驟。

19、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢程序，所述基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法的步驟。

20、本發(fā)明所能實現(xiàn)的有益效果：本發(fā)明實施例提出的一種基于視覺引導(dǎo)的無人機地鐵巡檢方法，通過雙目攝像機對軌道進行圖像采集，并對采集到的圖像進行數(shù)據(jù)點標記；將數(shù)據(jù)點分成左側(cè)軌道關(guān)鍵點和右側(cè)軌道關(guān)鍵點，并且對左右圖像的軌道關(guān)鍵點進行匹配；得到左右圖像的軌跡關(guān)鍵點匹配結(jié)果后，根據(jù)相機的焦距和左右圖片的視差計算圖像上的軌跡關(guān)鍵點的深度信息；計算兩側(cè)軌道的匹配關(guān)鍵點的中間點來提取出無人機巡檢的參考路徑。

21、本技術(shù)只需要使用雙目相機一種傳感器即可實現(xiàn)無人機的全自動化巡檢，大大降低了巡檢的成本，并且不需要事先建立地鐵隧道模型，標記巡檢路徑，可以在線自動識別巡檢路徑，自動跟蹤巡檢路徑，使巡檢過程更加智能化，輕便化。