一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统的制作方法

本实用新型涉及桥梁检测领域，特别涉及一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统。

背景技术：

桥梁作为人们日常生活中重要的基础设施之一，为车辆和行人通行带来了极大便利。随着桥梁的建成通车，桥梁的维护和管理成为保障桥梁安全运营的关键。桥梁垮塌的原因往往都是由于没有进行科学及时的桥梁病害检测，因此，必须选择科学合理的方法对桥梁病害进行检查，定期对其健康状况进行评估。裂缝作为最主要的桥梁病害之一，严重影响着桥梁的安全运营，甚至会发生桥毁人亡的事故。因此，对桥梁裂缝进行有效的检测至关重要。

目前桥梁检测主要以人工现场调查法为主。人工现场调查方法常用以下四种方法：（1）检测人员利用望远镜等设备对桥梁进行远距离观察；（2）检测人员借助桥梁检测车近距离观察桥梁；（3）检测人员采用长焦相机远距离拍摄桥梁病害；（4）检测人员搭设支架近距离观察桥梁。但是对于特大桥梁、高墩大跨桥梁这些调查方法存在工作量大、检测条件受限、占用桥面车道等缺点。

技术实现要素：

基于此，本实用新型目的是提供一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，解决现有技术中存在的上述问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，包括无人机、遥控器、地面站，所述无人机与遥控器，所述无人机与地面站均采用无线通信；所述无人机包括控制器和gps定位模块。还包括嵌入式处理板卡、高清变焦摄像头、相机云台和补光装置。

相较于现有技术，本实用新型所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，通过无人机搭载相机云台和高清变焦摄像头对待检测桥梁进行图像采集，传送到嵌入式处理板卡进行裂缝检测，然后将检测结果发送到地面站，最后地面站将检测结果保存并打印。

进一步地，所述嵌入式处理板卡与控制器通过串口线连接，进行数据交互。

进一步地，所述相机云台与高清变焦摄像头搭载在无人机上并受所述嵌入式处理板卡控制。

进一步地，所述补光装置与嵌入式处理板卡电气连接。

进一步地，所述遥控器通过传输频率为2.4ghz的无线网络与无人机通信。

进一步地，所述地面站包括pc机、打印机，通过传输频率为433mhz的无线网络与无人机通信。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明：

图1一种基于无人机的桥梁裂缝系统结构示意图

图2系统工作流程图

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参见图1，其为一种基于无人机的桥梁裂缝系统结构示意图。一种基于无人机的桥梁裂缝系统包括无人机10、遥控器20、地面站30，所述无人机包括控制器和gps定位模块；还包括嵌入式处理板卡40、高清变焦摄像头60、相机云台50和补光装置70；所述地面站包括pc机、打印机。

具体地，所述嵌入式处理板卡40与控制器通过串口线连接，进行数据交互。所述相机云台50与高清变焦摄像头60搭载在无人机10上并受嵌入式处理板卡40控制；嵌入式处理板卡40控制相机云台50与高清变焦摄像头60，获取待检测桥梁图像，并进行处理。所述补光装置70与嵌入式处理板卡40电气连接，在需要时开启补光装置70以获得更高质量的图像。所述遥控器20通过传输频率为2.4ghz的无线网络与无人机10通信。所述地面站30包括pc机、打印机，通过传输频率为433mhz的无线网络与无人机10通信。

一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统的工作流程如图2所示。

①首先，使用搭载相机云台和高清变焦摄像头的无人机对桥梁进行图像采集并保存；

②然后将获取的图像数据导出到pc机，进行灰度化、尺寸归一化等预处理；

③人工分拣预处理后的图像数据，选取含裂缝的图像50张形成正样本集，不含裂缝的图像350张形成负样本集，然后使用labelme软件进行标定；

④将标定后的正样本集分成50份，每份1个正样本，将标定后的负样本集分成50份，每份7个负样本，再将1个正样本和7个负样本形成1个组合，然后使用这50个组合构建数据集；

⑤划分数据集为训练集和测试集，用训练集训练cnn模型，然后用训练得到的cnn模型在测试集上进行测试验证；

⑥将训练好的cnn模型导入嵌入式处理板卡；

⑦使用搭载相机云台、高清变焦摄像头以及嵌入式处理板卡等配件的无人机对待检测桥梁分块进行图像采集，截取视频流传输到嵌入式处理板卡；

⑧使用cnn模型进行裂缝检测；

⑨生成并保存裂缝检测结果；

⑩根据检测结果，定位裂缝位置，获得桥梁检测结果；

⑪将桥梁检测结果编码，然后发送到地面站；

⑫地面站根据桥梁检测结果生成检测日志并保存，然后通过打印机打印检测日志。

技术特征：

1.一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，包括无人机、遥控器、地面站，所述无人机与遥控器，所述无人机与地面站均采用无线通信；所述无人机包括控制器和gps定位模块，还包括嵌入式处理板卡、高清变焦摄像头、相机云台和补光装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，所述嵌入式处理板卡与控制器电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，所述相机云台与高清变焦摄像头搭载在无人机上并受所述嵌入式处理板卡控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，所述补光装置与嵌入式处理板卡电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，所述遥控器通过传输频率为2.4ghz的无线网络与无人机通信。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其特征在于，所述地面站包括pc机、打印机，通过传输频率为433mhz的无线网络与无人机通信。

技术总结
本实用新型公开了一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，包括无人机、遥控器、地面站。所述无人机包括控制器和GPS定位模块，还包括用于桥梁裂缝检测的嵌入式处理板卡、高清变焦摄像头、相机云台和补光装置；所述遥控器、地面站与无人机均为无线通信；所述地面站包括PC机、打印机，用于实时监控无人机和打印检测结果。本实用新型针对特大桥梁、高墩大跨桥梁等桥梁裂缝检测困难的问题，提出了一种基于无人机的桥梁裂缝检测系统，其具有结构设计合理，裂缝检测正确率高，检测效率高等技术优势。

技术研发人员：唐先锋;何林轩;林静
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2020.06.23
技术公布日：2021.01.15