陳建波 崔露航 關(guān)云鵬

摘要：現(xiàn)行的各種道路檢測(cè)手段中，采用道路檢測(cè)車對(duì)高速道路進(jìn)行檢測(cè)的方法最為常用，這種方法在檢測(cè)時(shí)，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)每輛檢測(cè)車在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候需要配備車輛駕駛員和道路檢測(cè)方面的技術(shù)人員，這是一筆極大的人力資源開銷。在現(xiàn)階段的無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)中無(wú)人機(jī)拍攝的時(shí)候通常是俯角拍攝，這就使得將無(wú)人機(jī)攝影應(yīng)用到道路檢測(cè)中有一定的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載高分辨率的攝像機(jī)來(lái)提取道路路面圖像，進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的分析從中獲取有用信息。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)影像技術(shù)；道路檢測(cè)；實(shí)際應(yīng)用分析

引言：

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)已經(jīng)開始運(yùn)用到各行各業(yè)的實(shí)際操作中來(lái)，而無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)的發(fā)展，使得將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到道路檢測(cè)中來(lái)成為了一種可能。無(wú)人機(jī)攝影通常為俯角拍攝，這就使得無(wú)人機(jī)的實(shí)際拍攝時(shí)所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)有拍攝范圍廣、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，也正是這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)無(wú)人機(jī)攝影將道路的路況進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸，在傳輸?shù)耐瑫r(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就能夠提取到路況信息，本文就無(wú)人機(jī)攝影在道路檢測(cè)中的應(yīng)用及其實(shí)際拍攝時(shí)的方法進(jìn)行了分析。

一、無(wú)人機(jī)在實(shí)際的道路檢測(cè)中的應(yīng)用以及相關(guān)流程

為了使得通過(guò)無(wú)人機(jī)攝影獲得道路影像資料更為的清晰可靠，需要在進(jìn)行無(wú)人機(jī)航拍的時(shí)候，按照規(guī)定的流程步驟進(jìn)行無(wú)人機(jī)航拍檢測(cè)。因此為了獲得可靠的影像資料就需要按照以下的步驟進(jìn)行無(wú)人影像的拍攝。

（一）在進(jìn)行無(wú)人機(jī)攝影前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行對(duì)無(wú)人機(jī)攝影的時(shí)候需要進(jìn)行的準(zhǔn)備工作主要有以下幾點(diǎn)：首先應(yīng)當(dāng)對(duì)攝影地點(diǎn)的地形進(jìn)行一定的勘測(cè)了解，從而根據(jù)實(shí)際的地形和路段對(duì)所需要檢查的工作區(qū)域進(jìn)行的分析了解，從而使得在無(wú)人機(jī)進(jìn)行道路勘測(cè)的時(shí)候能夠根據(jù)實(shí)際的路況和地形進(jìn)行工作；其次，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)攝影的時(shí)候應(yīng)當(dāng)進(jìn)行試拍，根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝的資料建立比例模型，從而為之后的數(shù)據(jù)分析提供一定的數(shù)據(jù)依靠；最后就是航線的設(shè)定，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)航線設(shè)定的時(shí)候應(yīng)當(dāng)根據(jù)無(wú)人機(jī)在實(shí)際路況中的工作條件以及工作所需要的路面數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行無(wú)人機(jī)航線的制定。

（二）無(wú)人機(jī)飛行相機(jī)控制點(diǎn)的選擇

進(jìn)行無(wú)人機(jī)的航拍檢測(cè)最重要的一點(diǎn)就是在飛行中相機(jī)控制點(diǎn)的選擇，在對(duì)相機(jī)控制點(diǎn)進(jìn)行選擇的時(shí)候要先收集這些地段的地形圖以及相關(guān)的水準(zhǔn)點(diǎn)和GPS控制點(diǎn)。在對(duì)相機(jī)的布控點(diǎn)進(jìn)行選擇的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：相機(jī)的布控點(diǎn)應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離人口密集地區(qū)和軍事保密區(qū)等對(duì)測(cè)量的干擾項(xiàng)。同時(shí)，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)為了對(duì)測(cè)量項(xiàng)進(jìn)行矯正需要在公路的邊緣運(yùn)用RTK技術(shù)設(shè)置相關(guān)的布控點(diǎn)對(duì)測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)矯正。

（三）航拍過(guò)程的監(jiān)測(cè)

在無(wú)人機(jī)航拍時(shí)應(yīng)當(dāng)通過(guò)地面站對(duì)無(wú)人機(jī)到航拍姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以確定在拍攝時(shí)的角度和無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，在整個(gè)拍攝任務(wù)完成后應(yīng)當(dāng)根據(jù)地面站導(dǎo)出的數(shù)據(jù)比對(duì)本次拍攝的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)人機(jī)本次拍攝的圖像分析，在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)分析時(shí)，主要分析的內(nèi)容為本次飛行的拍攝過(guò)程中圖像的切線率，也就是在整個(gè)拍攝過(guò)程中根據(jù)GPS數(shù)據(jù)和攝像機(jī)傳回的數(shù)據(jù)對(duì)拍攝過(guò)程中所得到的相機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還有一點(diǎn)就是根據(jù)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)地情況來(lái)測(cè)得圖像的分辨率，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)整合來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整度與可靠度。

（四）進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理

在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候，主要是無(wú)人機(jī)航拍傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像的檢測(cè)，現(xiàn)有的圖像處理方式有很多種而大多都是商用的軟件進(jìn)行圖像的分析，但是其分析過(guò)程都大致相同，不同之處在于對(duì)圖像的處理過(guò)程，本文主要整個(gè)圖像的處理過(guò)程進(jìn)行分析，主要的方法是以MATLAB為例對(duì)圖像處理進(jìn)行分析，主要的過(guò)程分為以下幾步：第一步就是在進(jìn)行圖像的處理的時(shí)候?qū)⑻幚淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析以確保無(wú)人機(jī)得到的數(shù)據(jù)能夠在實(shí)際的檢測(cè)中能夠發(fā)揮出作用，第二步就是對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理和相應(yīng)的負(fù)值處理得到圖像數(shù)據(jù)的原始灰度圖像和負(fù)值圖像；第三步對(duì)圖像的負(fù)值圖像進(jìn)行一個(gè)對(duì)數(shù)變換使得圖像中的難以察覺(jué)的細(xì)節(jié)進(jìn)行一個(gè)清晰化處理；第四步運(yùn)用雙邊濾波平滑整個(gè)圖像處理過(guò)程中的算法，之后在對(duì)這些得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)canny算法制定一定的閾值從而得到一個(gè)完整的路況的二維圖像，最后利用形態(tài)學(xué)閉合算子對(duì)處理得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再附以圖像的水平和垂直投影的積分，從而對(duì)圖像的進(jìn)行識(shí)別和分類得到圖像的數(shù)據(jù)和路況的分類。

二、在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

本文通過(guò)實(shí)際的路段檢測(cè)處理，對(duì)應(yīng)用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到的數(shù)據(jù)情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了以下無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)在道路檢測(cè)中應(yīng)用的一些問(wèn)題。出現(xiàn)的問(wèn)題主要體現(xiàn)在道路問(wèn)題和拍攝問(wèn)題兩方面。

（一）道路問(wèn)題

在利用無(wú)人機(jī)對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候道路問(wèn)題體現(xiàn)在三個(gè)方面。第一點(diǎn)是對(duì)道路兩旁綠植的檢測(cè)，其次是對(duì)道路上道路病害的檢測(cè)，在對(duì)道路病害進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候主要利用圖像分析對(duì)道路的裂紋等病害情況進(jìn)行一個(gè)提取分類，根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝傳回的數(shù)據(jù)對(duì)指定地點(diǎn)的病害進(jìn)行一個(gè)記錄，這也是道路病害的識(shí)別，本次實(shí)驗(yàn)主要進(jìn)行的是對(duì)這種道路病害的識(shí)別，在對(duì)這種病害識(shí)別的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)可以對(duì)路面的橫線裂紋和縱向裂紋的檢測(cè)正確率達(dá)到88%以上，而對(duì)于鱷魚紋的檢測(cè)則達(dá)到92%其中無(wú)人機(jī)拍攝角度對(duì)于無(wú)人機(jī)攝影在角度上的判斷有著重要的影響，這種影響主要體現(xiàn)在無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝的時(shí)候，拍攝角度的問(wèn)題會(huì)對(duì)在對(duì)裂縫進(jìn)行判斷和識(shí)別的時(shí)候造成一定影響，這種影響體現(xiàn)在當(dāng)拍攝角度和正常拍攝角度偏差一定角度的時(shí)候，這時(shí)對(duì)裂紋的識(shí)別率影響不大，但是對(duì)于裂紋的判斷也就是裂紋的面積和大小的判斷有著一定的影響。對(duì)滑坡問(wèn)題的檢測(cè)利用無(wú)人機(jī)攝影檢查高速路過(guò)程中對(duì)于一些道路上存在的滑坡現(xiàn)象能夠進(jìn)行正確的識(shí)別，在對(duì)這種滑坡現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候通常利用的是三維點(diǎn)狀云圖通過(guò)形狀的判斷和對(duì)道路兩旁的滑坡現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別和分析從而達(dá)到檢測(cè)問(wèn)題的目的。

（二）無(wú)人機(jī)拍攝問(wèn)題

在無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝的時(shí)候拍攝中出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)就是無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力由于通常檢測(cè)的高速路段檢測(cè)的工作量較大，而無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間較短，這就為無(wú)人機(jī)的投入使用帶來(lái)了一定的困難。第二點(diǎn)就是數(shù)據(jù)的傳輸在無(wú)人機(jī)拍攝進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，通常是實(shí)時(shí)傳輸，這就為信號(hào)的傳遞帶來(lái)了一定的困難，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸手段對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行放大，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康模沁@種傳輸方式會(huì)出現(xiàn)功耗過(guò)大造成無(wú)人機(jī)續(xù)航能力減小的問(wèn)題。

三、分析討論

無(wú)人機(jī)影像技術(shù)應(yīng)用到高速路段的檢測(cè)中來(lái)其優(yōu)勢(shì)性主要體現(xiàn)在無(wú)人機(jī)進(jìn)行道路影像檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)性，即利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行道路檢測(cè)可以在成功完成檢測(cè)的前提下極大地節(jié)約人力物力資源；此外，無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)測(cè)量的精度和測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)效性更高可以滿足測(cè)量工作和對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)理論探討和實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)攝影應(yīng)用到現(xiàn)有的道路檢測(cè)具有非常重要的實(shí)用價(jià)值與可行性，而無(wú)人機(jī)攝影也完全可以滿足進(jìn)行道路檢測(cè)的要求，因此無(wú)人機(jī)攝影在高速公路的檢測(cè)中具有極大的應(yīng)用前景。

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