无人机影像在高速道路检测中的应用分析

摘要：现行的各种道路检测手段中，采用道路检测车对高速道路进行检测的方法最为常用，这种方法在检测时，需要耗费大量的时间，同时每辆检测车在进行检测的时候需要配备车辆驾驶员和道路检测方面的技术人员，这是一笔极大的人力资源开销。在现阶段的无人机摄影技术中无人机拍摄的时候通常是俯角拍摄，这就使得将无人机摄影应用到道路检测中有一定的优势。通过无人机搭载高分辨率的摄像机来提取道路路面图像，进而通过相应的分析从中获取有用信息。

关键词：无人机影像技术；道路检测；实际应用分析

引言：

随着无人机技术的快速发展，现有的无人机已经开始运用到各行各业的实际操作中来，而无人机摄影技术的发展，使得将无人机应用到道路检测中来成为了一种可能。无人机摄影通常为俯角拍摄，这就使得无人机的实际拍摄时所产生的图像数据有拍摄范围广、数据量大的特点，也正是这个特点，通过无人机摄影将道路的路况进行实时的传输，在传输的同时对这些数据进行分析就能够提取到路况信息，本文就无人机摄影在道路检测中的应用及其实际拍摄时的方法进行了分析。

一、无人机在实际的道路检测中的应用以及相关流程

为了使得通过无人机摄影获得道路影像资料更为的清晰可靠，需要在进行无人机航拍的时候，按照规定的流程步骤进行无人机航拍检测。因此为了获得可靠的影像资料就需要按照以下的步骤进行无人影像的拍摄。

（一）在进行无人机摄影前的准备工作

在进行对无人机摄影的时候需要进行的准备工作主要有以下几点：首先应当对摄影地点的地形进行一定的勘测了解，从而根据实际的地形和路段对所需要检查的工作区域进行的分析了解，从而使得在无人机进行道路勘测的时候能够根据实际的路况和地形进行工作；其次，在进行无人机摄影的时候应当进行试拍，根据无人机拍摄的资料建立比例模型，从而为之后的数据分析提供一定的数据依靠；最后就是航线的设定，在进行无人机航线设定的时候应当根据无人机在实际路况中的工作条件以及工作所需要的路面数据来进行无人机航线的制定。

（二）无人机飞行相机控制点的选择

进行无人机的航拍检测最重要的一点就是在飞行中相机控制点的选择，在对相机控制点进行选择的时候要先收集这些地段的地形图以及相关的水准点和GPS控制点。在对相机的布控点进行选择的时候应当注意以下几点：相机的布控点应当远离人口密集地区和军事保密区等对测量的干扰项。同时，在进行测量时为了对测量项进行矫正需要在公路的边缘运用RTK技术设置相关的布控点对测量所得到的数据进行一个矫正。

（三）航拍过程的监测

在无人机航拍时应当通过地面站对无人机到航拍姿态进行实时的监测，以确定在拍摄时的角度和无人机的飞行姿态，在整个拍摄任务完成后应当根据地面站导出的数据比对本次拍摄的图像数据进行无人机本次拍摄的图像分析，在进行图像数据分析时，主要分析的内容为本次飞行的拍摄过程中图像的切线率，也就是在整个拍摄过程中根据GPS数据和摄像机传回的数据对拍摄过程中所得到的相机数据进行分析，还有一点就是根据实际测得的数据结合实地情况来测得图像的分辨率，从而根据这些数据进行检测整合来保证数据的完整度与可靠度。

（四）进行数据的处理

在对这些数据进行处理的时候，主要是无人机航拍传回的数据进行图像的检测，现有的图像处理方式有很多种而大多都是商用的软件进行图像的分析，但是其分析过程都大致相同，不同之处在于对图像的处理过程，本文主要整个图像的处理过程进行分析，主要的方法是以MATLAB为例对图像处理进行分析，主要的过程分为以下几步：第一步就是在进行图像的处理的时候将处理的数据进行分析以确保无人机得到的数据能够在实际的检测中能够发挥出作用，第二步就是对图像进行灰度处理和相应的负值处理得到图像数据的原始灰度图像和负值图像；第三步对图像的负值图像进行一个对数变换使得图像中的难以察觉的细节进行一个清晰化处理；第四步运用双边滤波平滑整个图像处理过程中的算法，之后在对这些得到的数据进行一个canny算法制定一定的阈值从而得到一个完整的路况的二维图像，最后利用形态学闭合算子对处理得到的图像数据进行分析，再附以图像的水平和垂直投影的积分，从而对图像的进行识别和分类得到图像的数据和路况的分类。

二、在检测过程中出现的问题

本文通过实际的路段检测处理，对应用无人机摄影技术并进行数据分析得到的数据情况进行了研究，发现了以下无人机摄影技术在道路检测中应用的一些问题。出现的问题主要体现在道路问题和拍摄问题两方面。

（一）道路问题

在利用无人机对道路进行检测的时候道路问题体现在三个方面。第一点是对道路两旁绿植的检测，其次是对道路上道路病害的检测，在对道路病害进行检测的时候主要利用图像分析对道路的裂纹等病害情况进行一个提取分类，根据无人机拍摄传回的数据对指定地点的病害进行一个记录，这也是道路病害的识别，本次实验主要进行的是对这种道路病害的识别，在对这种病害识别的过程中，通过实验数据可以发现通过系统检测可以对路面的横线裂纹和纵向裂纹的检测正确率达到88%以上，而对于鳄鱼纹的检测则达到92%其中无人机拍摄角度对于无人机摄影在角度上的判断有着重要的影响，这种影响主要体现在无人机进行拍摄的时候，拍摄角度的问题会对在对裂缝进行判断和识别的时候造成一定影响，这种影响体现在当拍摄角度和正常拍摄角度偏差一定角度的时候，这时对裂纹的识别率影响不大，但是对于裂纹的判断也就是裂纹的面积和大小的判断有着一定的影响。对滑坡问题的检测利用无人机摄影检查高速路过程中对于一些道路上存在的滑坡现象能够进行正确的识别，在对这种滑坡现象进行识别的时候通常利用的是三维点状云图通过形状的判断和对道路两旁的滑坡现象进行识别和分析从而达到检测问题的目的。

（二）无人机拍摄问题

在无人机进行拍摄的时候拍摄中出现的问题主要有以下几点：第一点就是无人机的续航能力由于通常检测的高速路段检测的工作量较大，而无人机的续航时间较短，这就为无人机的投入使用带来了一定的困难。第二点就是数据的传输在无人机拍摄进行数据传输的时候，通常是实时传输，这就为信号的传递带来了一定的困难，现有的数据传输手段对传输数据进行放大，达到数据传输的目的，但是这种传输方式会出现功耗过大造成无人机续航能力减小的问题。

三、分析討论

无人机影像技术应用到高速路段的检测中来其优势性主要体现在无人机进行道路影像检测的经济性，即利用无人机进行道路检测可以在成功完成检测的前提下极大地节约人力物力资源；此外，无人机的机动性更强，通过无人机进行测量时测量的精度和测量数据的时效性更高可以满足测量工作和对道路进行检测的要求。

四、结束语

经过理论探讨和实验分析，验证了无人机摄影应用到现有的道路检测具有非常重要的实用价值与可行性，而无人机摄影也完全可以满足进行道路检测的要求，因此无人机摄影在高速公路的检测中具有极大的应用前景。

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