[0001] 本实用新型涉及管道工程建设技术领域，具体地，涉及一种管道工程建设的管沟测量系统。

[0002] 在管道工程建设中，很难对施工单位实施的管道工程是否满足前期设计的规范、标准、质量进行快速衡量，若存在问题及时告知整改。传统的衡量靠有经验的人员人工测量，存在测量耗时、误差大的情况。实用新型内容

[0003] 针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种管道工程建设的管沟测量系统，以解决管道工程建设中管沟完工后认为测量耗时、误差大，质量难把控的问题。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种管道工程建设的管沟测量系统。所述管沟测量系统可以包括无人机、模型构建装置和工程参数获取装置，其中，所述无人机被配置为能够获取管沟视频，所述管沟视频包括第一视频和第二视频，所述第一视频包括管沟开挖前的视频，所述第二视频包括管沟等待回填时的视频；所述模型构建装置与所述无人机连接并被配置为能够获取所述管沟视频，还被配置为能够根据所述第一视频与所述第二视频，分别搭建管沟第一模型和管沟第二模型，所述管沟第一模型包括管沟开挖前的模型，所述管沟第二模型包括管沟等待回填时的模型；所述工程参数获取装置与所述模型构建装置连接并被配置为能够获取所述管沟第一模型和所述管沟第二模型，还被配置为能够对所述管沟第一模型和所述管沟第二模型进行高程对比，得到管沟的工程参数，所述工程参数包括管沟尺寸和土石方量。

[0005] 在本实用新型的一个示例性实施例中，所述模型构建装置可以包括抽帧模块、模型搭建信息获取模块和建模模块，其中，

[0006] 所述抽帧模块与所述无人机连接并被配置为能够获取所述管沟视频，还被配置为能够分别对所述第一视频和所述第二视频进行抽帧处理；

[0007] 所述模型搭建信息获取模块与所述抽帧模块连接并被配置为能够获取抽帧处理后的第一视频和第二视频，所述模型搭建信息获取模块还被配置为能够对抽帧处理后的第一视频进行特征点提取并得到由抽帧处理后的第一视频的特征点构成的第一点云，所述模型搭建信息获取模块还被配置为能够对抽帧处理后的第二视频进行特征点提取并得到由抽帧处理后的第二视频的特征点构成的第二点云；

[0008] 所述建模模块分别与所述抽帧模块以及所述模型建模信息获取模块连接并被配置为能够获取抽帧后的第一视频、所述第一点云、抽帧后的第二视频和所述第二点云，还被配置为能够根据抽帧处理后的第一视频与所述第一点云，搭建管沟第一模型，所述管沟第一模型包括管沟开挖前的模型，所述建模模块还被配置为能够根据抽帧处理后的第二视频与所述第二点云，搭建管沟第二模型，所述管沟第二模型包括管沟等待回填时的模型；

[0009] 在本实用新型的一个示例性实施例中，所述模型搭建信息获取模块可以包括特征点提取单元和点云获取单元，其中，

[0010] 所述特征点提取单元被配置为能够对抽帧处理后的所述管沟视频进行灰度处理并提取特征点，还被配置为能够得到特征点的空间位置，所述特征点包括灰度的局部最大值点、局部边缘点和角点；

[0011] 所述点云获取单元被配置为能够根据抽帧处理后的管沟视频的运动参数，得到抽帧处理后的管沟视频的特征点构成的点云。

[0012] 在本实用新型的一个示例性实施例中，所述模型搭建信息获取模块还可以包括调整单元，所述调整单元被配置为能够通过集束调整算法提高特征点的空间位置精度。

[0013] 在本实用新型的一个示例性实施例中，所述建模模块可以包括聚类单元和渲染单元，其中，

[0014] 所述聚类单元被配置为能够将所述第一和第二点云通过聚类分隔和网格化，分别得到第一和第二点云的空间拓扑结构；

[0015] 所述渲染单元被配置为能够通过网格渲染，将抽帧处理后的第一和第二视频分别与相应的第一和第二点云的空间拓扑结构结合，搭建完成管沟第一和第二模型。

[0016] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果可包括：能够解决管道工程建设中管沟完工后认为测量耗时、误差大，质量难把控的问题。

[0021] 在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本实用新型的管道工程建设的管沟测量系统。

[0022] 本实用新型提供了一种管道工程建设的管沟测量系统。

[0023] 在本实用新型的另一个示例性实施例中，所述管沟测量系统可以包括无人机、模型构建装置和工程参数获取装置。如图1所示，所述管沟测量系统可以包括根据数据传输方向依次连接的无人机1、模型构建装置2和工程参数获取装置3。

[0024] 具体地，所述无人机可以被配置为能够获取管沟视频，所述管沟视频可以包括第一视频和第二视频，所述第一视频可以包括管沟开挖前的视频，所述第二视频可以包括管沟等待回填时的视频。

[0025] 在本实施例中，所述第二视频包括管沟等待回填时的视频，即所述第二视频可以为管沟已经开挖完毕，并且未下管/或已下管施工完成，还未回填时的视频即可。

[0026] 在本实施例中，无人机的飞行高度可以为50～70米，其中，无人机的飞行高度越低，航拍搜集到的场景细节越清晰，建出的模型效果越好，但由于管道建设工程现场可能会存在底薪和障碍物的限制，无法实现低空飞行；而无人机的飞行区域可以是完全覆盖了需要测量的部分，且无人机在获取所述第一视频和所述第二视频时可以是同一条航线。

[0027] 具体地，所述模型构建装置包括抽帧模块、模型搭建信息获取模块和建模模块。如图1所示，所述模型构建装置可以包括根据数据传输方向依次连接的抽帧模块21、模型搭建信息获取模块22和建模模块23，其中，抽帧模块21的输出端还可以与建模模块23的输入端连接。

[0028] 其中，所述抽帧模块的输入端可以与所述无人机的输出端连接，并且，所述抽帧模块可以从所述无人机获取所述管沟视频，所述抽帧模块还可以被配置为能够分别对所述第一视频和所述第二视频进行抽帧处理。

[0029] 在本实施例中，所述抽帧处理具体地可以包括：每隔6～10帧抽取1帧用于建模，以此规律抽帧可以保证在抽取出的每帧的影响重叠率超过75％的情况下，尽量筛除更多的无用帧，这样既可以减少数据量，加快了建模速度，又可以保证重叠率，提高了后期建模的成功率；进一步地，可以为每隔7～9帧抽取1帧用于建模；再进一步地，可以为每隔8帧抽取1帧用于建模。

[0030] 其中，所述模型搭建信息获取模块的输入端可以与所述抽帧模块的输出端连接，并且，所述模型搭建信息获取模块可以从所述抽帧模块获取抽帧处理后的第一视频和抽帧处理后的第二视频。

[0031] 所述模型搭建信息获取模块还可以被配置为能够对抽帧处理后的第一视频进行特征点提取并得到由抽帧处理后的第一视频的特征点构成的第一点云；所述模型搭建信息获取模块还可以被配置为能够对抽帧处理后的第二视频进行特征点提取并得到由抽帧处理后的第二视频的特征点构成的第二点云。

[0032] 进一步地，所述模型搭建信息获取模块可以包括特征点提取单元和点云获取单元。其中，所述特征点提取单元的输入端可以与所述抽帧模块的输出端连接，所述特征点提取单元的输出端可以与所述点云获取单元的输入端连接，所述点云获取单元的输出端可以与所述建模模块的输入端连接。如图1所示，所述模型搭建信息获取模块22可以包括根据数据传输方向依次连接的特征点提取单元221和点云获取单元222。具体地，所述特征点提取单元可以从所述抽帧模块获取抽帧处理后的管沟视频(包括第一视频和第二视频)，所述特征点提取单元还可以被配置为能够对抽帧处理后的管沟视频进行灰度处理并提取特征点，同时，所述特征点提取单元还可以被配置为能够获取所提取的特征点的空间位置，所述特征点可以包括灰度的局部最大值点、局部边缘点和角点；所述点云获取单元可以从所述特征点提取单元获取特征点，所述点云获取单元还可以被配置为根据特征点与特征点相对应的视频的运动参数(视频获取时的运动参数)得到抽帧处理后的管沟视频的特征点构成的点云。

[0033] 另外，所述模型搭建信息获取模块还可以包括调整单元，所述调整单元可以设置在特征点提取单元与点云获取单元之间，并且，所述调整单元的输入端可以与所述特征点提取单元的输出端连接，所述调整单元的输出端可以与所述点云获取单元的输入端连接，所述调整单元可以从所述特征点提取单元获取特征点，并且，所述调整单元还可以被配置为能够通过集束调整算法提高特征点的空间位置精度。

[0034] 其中，所述建模模块的输入端可以与所述模型搭建信息获取模块的输出端(具体可以说是点云获取单元的输出端)连接，并且，所述建模模块可以从所述模型搭建信息获取模块(具体可以说是点云获取单元)获取所述第一点云与所述第二点云；所述建模模块的输入端还可以与所述抽帧模块的输出端连接，并且，所述建模模块可以从所述抽帧模块获取抽帧后的第一视频与抽帧处理后的第二视频。具体地，所述建模模块可以被配置为能够根据抽帧处理后的第一视频与所述第一点云，搭建管沟第一模型，所述管沟第一模型包括管沟开挖前的模型；所述建模模块还可以被配置为能够根据抽帧处理后的第二视频与所述第二点云，搭建管沟第二模型，所述管沟第二模型包括管沟等待回填时的模型。

[0035] 进一步地，所述建模模块可以包括聚类单元和渲染单元。其中，所述聚类单元的输入端可以与所述模型搭建信息获取模块的输出端(具体可以说是点云获取单元的输出端)连接，所述渲染单元的输入端可以分别与聚类单元的输出端以及抽帧模块的输出端连接。如图1所示，所述建模模块23可以包括根据输出传输方向依次连接的聚类单元231和渲染单元232。具体地，所述聚类单元可以从所述模型搭建信息获取模块(具体地可以说是点云获取单元)获取所述第一点云和所述第二点云，同时，所述聚类单元可以被配置为能够将所述第一点云和所述第二点云通过聚类分隔和网格化，分别得到第一点云的空间拓扑结构和第二点云的空间拓扑结构；所述渲染单元可以从所述抽帧模块获取抽帧处理后的第一视频和抽帧处理后的第二视频，所述渲染单元还可以从所述聚类单元获取第一点云的空间拓扑结构和第二点云的空间拓扑结构，所述渲染单元还可以被配置为能够通过网格渲染，将将抽帧处理后的第一视频和抽帧处理后的第二视频分别与相对应的第一点云的空间拓扑结构和第二点云的空间拓扑结构结合，分别搭建完成管沟第一模型和管沟第二模型。进一步地，所述聚类单元可以被配置为能够将所述第一点云(或所述第二点云)通过聚类分隔(聚类分隔为多个点云)和网格化(三角网格化，即将点云中相邻的三个点连线形成三角面)，得到第一点云的空间拓扑结构(或第二点云的空间拓扑结构)，然后通过网格渲染，将抽帧处理后的第一视频(或抽帧处理后的第二视频)与所述第一点云的空间拓扑结构(或第二点云的空间拓扑结构)结合(即将第一视频中抽取的帧图像贴到第一点云的空间拓扑结构相应的位置上)(或即将第二视频中抽取的帧图像贴到第二点云的空间拓扑结构相应的位置上)，搭建完成管沟第一模型(或管沟第二模型)。

[0036] 具体地，所述工程参数获取装置的输入端可以与所述建模模块的输出端(具体地可以说是渲染单元的输出端)连接，并且，所述工程参数获取装置可以从所述建模模块(具体地可以说是渲染单元)获取管沟第一模型和管沟第二模型，所述工程参数获取装置还可以被配置为能够对所述管沟第一模型和所述管沟第二模型进行高程对比，得到管沟的工程参数，所述工程参数包括管沟尺寸和土石方量。

[0037] 在本实施例中，由于高程采集的过程中有可能存在一定误差且为了简化工序取消了像控点，导致两期模型的海拔高度存在一定差异，因此无法使用两期模型相减法直接得出坑体，但是可以通过两个模型高程差对比筛选出待测坑体，确定坑提位置并识别出坑体边缘，进而可以计算出管沟的横截面面积、坡度与管沟长度预计通过断面法计算公司测量出的指定长度的管沟的土石方量。

[0038] 另外，在得到坑体后，也可以通过在管沟第一模型中以相同的采样距离构件三角网格，并以网格处的高度差为积分高度，以单位网格的面积为积分单元，将开挖范围内的这些体积累加后即为土石方量。

[0039] 综上所述，本实用新型的管道工程建设的管沟测量系统的优点可包括：

[0040] (1)本系统基于无人机对管道工程中的管沟进行测量，更加高效、便捷并且无视地形影响，大大节省了测量时间与成本；

[0041] (2)本系统能够解决管道工程建设中管沟完工后人为测量耗时、误差大，质量难把控的情况。

[0042] 尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。