基于工程场景的BIM建模的自动化无人机巡检路径优化方法与流程

本技术是关于无人机，特别是关于一种基于工程场景的bim建模的自动化无人机巡检路径优化方法。

背景技术：

1、随着无人机技术的发展，无人机的应用也越来越广泛。在工程场景中，可以利用无人机实现自动巡检，从而保证工程场景的安全性。目前，工程场景中自动无人机的巡检路径，通常为预设的巡检路径，并且该巡检路径不会变化。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于工程场景的bim建模的自动化无人机巡检路径优化方法，其能够基于bim建模，实现自动化无人机巡检路径优化，提高路径优化的效率和精度。

2、为实现上述目的，本技术的实施例提供了一种基于工程场景的bim建模的自动化无人机巡检路径优化方法，包括：根据工程场景中的预设类型的建筑物，构建第一bim模型；根据所述第一bim模型，生成第一巡检路径，并将所述第一巡检路径导入无人机，以使所述无人机根据所述第一巡检路径进行巡检；获取所述无人机的第一巡检数据，所述第一巡检数据包括多张第一巡检图像，所述多张第一巡检图像分别对应有建筑物标识；根据所述多张第一巡检图像、所述多张第一巡检图像分别对应的建筑物标识、预设的建筑物标识与建模元素之间的对应关系，构建第二bim模型；根据所述第一bim模型与所述第二bim模型，优化所述第一巡检路径。

3、在一种可能的实施方式中，所述预设类型的建筑物为满足以下至少一种建筑物条件的建筑物：建筑物重要指数大于预设重要指数；建筑物的相邻建筑物数量位于最小相邻建筑物数量和最大相邻建筑物数量之间；建筑物高度位于无人机最低飞行高度与无人机最高飞行高度之间；建筑物的影响对象数量小于预设影响对象数量；所述根据工程场景中的预设类型的建筑物，构建第一bim模型，包括：根据所述预设类型的建筑物对应的预设建模元素，构建初始的第一bim模型，所述预设类型的建筑物对应的预设建模元素包括所述预设类型的建筑物的建模元素和障碍物建模元素；根据所述预设类型的建筑物的相邻建筑物对应的预设建模元素、所述预设类型的建筑物的影响对象对应的预设建模元素和所述初始的第一bim模型，构建最终的第一bim模型。

4、在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一bim模型，生成第一巡检路径，包括：根据所述第一bim模型，确定路径起点、路径终点和多个中间停留点，所述多个中间停留点根据所述预设类型的建筑物的位置确定；根据所述第一bim模型，确定所述多个中间停留点分别对应的子巡检路径，针对任一子巡检路径，该子巡检路径的起点和该子巡检路径的终点均为该子巡检路径对应的中间停留点，且该子巡检路径的路径长度根据该子巡检路径所对应的中间停留点所在的预设类型的建筑物的外形参数确定；根据所述第一bim模型，确定多个避障点；根据所述路径起点、所述路径终点、所述多个中间停留点、所述多个中间停留点分别对应的子巡检路径和所述多个避障点，生成所述第一巡检路径。

5、在一种可能的实施方式中，所述根据所述多张第一巡检图像、所述多张第一巡检图像分别对应的建筑物标识、预设的建筑物标识与建模元素之间的对应关系，构建第二bim模型，包括：根据所述多张第一巡检图像和所述多张第一巡检图像分别对应的建筑物标识，构建初始的第二bim模型；根据所述多张第一巡检图像分别对应的建筑物标识和所述预设的建筑物标识与建模元素之间的对应关系，确定多个扩展建模元素；根据所述多个扩展建模元素、所述多个扩展建模元素分别对应的建筑物标识、所述初始的第二bim模型和预设的模型扩展规则，构建最终的第二bim模型。

6、在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一bim模型与所述第二bim模型，优化所述第一巡检路径，包括：确定所述第一bim模型与所述第二bim的整体相似度；确定所述第一bim模型与所述第二bim模型的建筑物相似度，所述建筑物相似度用于表征所述第一bim模型与所述第二bim模型的建筑物中对应同一建筑物标识的建筑物的相似度；根据所述多个扩展建模元素的数量、所述整体相似度、所述建筑物相似度和预设的偏差值，确定目标相似度，所述预设的偏差值用于表征bim模型与真实工程场景之间的偏差；根据所述目标相似度和预设的多种巡检路径优化策略，优化所述第一巡检路径。

7、在一种可能的实施方式中，所述根据所述多个扩展建模元素的数量、所述整体相似度、所述建筑物相似度和预设的偏差值，确定目标相似度，包括：根据所述多个扩展建模元素的数量、所述整体相似度、所述建筑物相似度、预设的偏差值和预设的相似度确定算法，确定所述目标相似度，所述预设的相似度确定算法表示为：

8、

9、其中，sd表征所述目标相似度，sd＝sw表征所述整体相似度，sp表征所述建筑物相似度，n表征所述预设偏差值，qk表征所述多个扩展建模元素的数量，f(qk)表征所述多个扩展建模元素的转换函数。

10、在一种可能的实施方式中，所述第一巡检路径包括路径起点、路径终点、多个中间停留点和所述多个中间停留点分别对应的子巡检路径，所述根据所述目标相似度和预设的多种巡检路径优化策略，优化所述第一巡检路径，包括：若所述目标相似度大于或者等于第一预设相似度，优化所述第一巡检路径的路径起点和/或路径终点；若所述目标相似度小于所述第一预设相似度，且大于第二预设相似度，优化所述第一巡检路径的中间停留点和/或中间停留点分别对应的子巡检路径；若所述目标相似度小于或者等于所述第二相似度，优化所述第一巡检路径的路径起点、路径终点、多个中间停留点和所述多个中间停留点分别对应的子巡检路径。

11、在一种可能的实施方式中，所述自动化无人机巡检路径优化方法还包括：根据工程场景中的除所述预设类型的建筑物以外的建筑物，构建第三bim模型；根据所述第三bim模型，生成第二巡检路径，并将所述第二巡检路径导入无人机，以使所述无人机根据所述第二巡检路径进行巡检；获取所述无人机的第二巡检数据，所述第二巡检数据包括多张第二巡检图像，所述多张第二巡检图像分别对应有建筑物标识；根据所述多张第二巡检图像、所述多张第二巡检图像分别对应的建筑物标识、所述多张第一巡检图像、所述多张第一巡检图像分别对应的建筑物标识和预设的建筑物标识之间的关联关系，构建第四bim模型；根据所述第一bim模型、所述第三bim模型和所述第四bim模型，优化所述第二巡检路径。

12、在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一bim模型、所述第三bim模型和所述第四bim模型，优化所述第二巡检路径，包括：

13、根据所述第一bim模型和所述第三bim模型，合成整体bim模型；确定所述整体bim模型与所述第四bim模型的模型相似度，该模型相似度根据第一相似度、第二相似度和第三相似度中的至少两个相似度确定，所述第一相似度用于表征预设类型的建筑物的相似度，所述第二相似度用于表征除预设类型外的其他建筑物的相似度，所述第三相似度用于表征预设类型的建筑物的相似度和除预设类型外的其他建筑物的相似度的整合相似度；根据所述模型相似度和预设的多种巡检路径优化策略，优化所述第二巡检路径。

14、在一种可能的实施方式中，所述自动化无人机巡检路径优化方法还包括：获取优化的第一巡检路径和优化的第二巡检路径；确定所述优化的第一巡检路径和所述优化的第二巡检路径中的相同路径点；在所述第一bim模型中配置所述相同路径点对应的标识，以及在所述第三bim模型中配置所述相同路径点对应的标识，所述相同路径点对应的标识包括：所述相同路径点所在位置的标识、所述相同路径点所在建筑物的标识和在所述相同路径点的预设距离范围内的影响对象的标识中的至少一个标识；根据配置标识后的第一bim模型和配置标识后的第三bim模型，构建目标bim模型；在所述无人机根据优化的第一巡检路径或者优化的第二巡检路径进行巡检时，在所述目标bim模型中同步展示对应的优化的巡检路径。

15、与现有技术相比，本技术实施例的技术方案具有以下技术效果：

16、基于工程场景中预设类型的建筑物，先构建第一bim模型，利用该第一bim模型，生成第一巡检路径，无人机可以根据第一巡检路径进行巡检。结合无人机根据第一巡检路径进行巡检获得的巡检数据，以及预设的建筑物表示与建模元素之间的对应关系，构建第二bim模型，进而基于第一bim模型和第二bim模型对第一巡检路径进行优化。该技术方案基于bim模型对无人机的巡检路径进行优化，无需采用各种复杂的路径规划算法，并且，将巡检路径的优化与工程场景的bim模型关联，能够获得更适配工程场景的巡检需求的巡检路径。因此，该技术方案可以基于bim建模，实现自动化无人机巡检路径优化，提高路径优化的效率和精度。