中文摘要 I

英文摘要 II

目錄 III

圖目錄 IX

表目錄 XVIII

第一章 前言 1-1

1.1 研究動機與目的 1-1

1.1.1 研究動機 1-1

1.1.2 研究目的及重要性 1-2

1.2 文獻回顧 1-2

1.2.1 傳統巡檢 1-2

1.2.2 UAV發展與應用 1-3

1.2.3 影像技術發展與應用難度 1-4

1.3 工作項目與流程 1-6

1.3.1 第一年度(110) 1-6

1.3.2 第二年度(111) 1-7

第二章 基礎資料蒐集分析 2-1

2.1 基於UAV影像技術之空間資訊建構 2-1

2.2 臺中港區空間資料蒐集與建構 2-3

2.2.1 控制點測量 2-3

2.2.2 影像資料蒐集 2-5

2.3 數值地形模型成果 2-6

2.3.1 臺中港區高解析度正射影像成果 2-7

2.4 影像資料蒐集標準化 2-10

2.4.1 中突堤巡檢影像參數 2-10

2.5 本章小結 2-11

第三章 無人飛行載具以及影像感測器硬體分析 3-1

3.1 無人機載具種類性能與感測器分析 3-1

3.1.1 定翼機性能與搭配感測器分析 3-1

3.1.2 旋翼機性能與搭配感測器分析 3-7

3.2 港區氣象資料 3-14

3.2.1 無人機抗風與防水條件定義 3-15

3.2.2 港區風速評估 3-16

3.3 無人機適宜性評估 3-21

3.4 本案巡檢無人機設備成本估算 3-22

3.5 本章小結 3-23

第四章 載具控制與取向邏輯方法 4-1

4.1 飛行模式建構方法 4-1

4.1.1 無人機地形測繪 4-1

4.1.2 無人機多點巡航 4-2

4.1.3 無人機單點環飛 4-3

4.2 無人機取像邏輯方法 4-4

4.2.1 影像參數 4-4

4.2.2 A star演算法 4-5

4.2.3 飛航障礙物迴避 4-6

4.2.4 控制與取像參數設定 4-9

4.3 路徑自動規劃 4-10

4.3.1 平台規劃流程 4-10

4.3.2 Mavlink檔案格式內容參數介紹 4-11

4.3.3 模擬飛行結果分析 4-13

4.3.4 飛機硬體配置 4-14

4.3.5 路徑規劃飛行成果 4-15

4.4 無人機自主跟隨技術開發 4-18

4.4.1 原理介紹 4-18

4.4.2 實地測試成果 4-21

4.5 本章小結 4-23

第五章 多時期UAV影像匹配辨識 5-1

5.1 UAV影像定位資訊 5-1

5.2 影像位置偵測及量測 5-2

5.3 多期UAV影像搜尋及比對 5-8

5.3.1 三種影像改正分析 5-9

5.3.2 中突堤隨機POI多期影像改正案例測試 5-10

5.4 本章小結 5-15

第六章 多時期UAV影像智慧化分析 6-1

6.1 多時期UAV影像智慧化分析流程 6-1

6.2 多時期UAV影像智慧化分析選擇之標的物 6-2

6.2.1 港區道路區域選擇之標的物 6-2

6.3 物件辨識模型選擇項目 6-2

6.4 物件辨識模型選擇 6-3

6.4.1 U net 6-3

6.4.2 Feature Pyramid Network(FPN) 6-4

6.4.3 實例分割mask RCNN 6-5

6.4.4 物件偵測YOLOv5 6-6

6.5 岸邊設施自動化辨識分析 6-6

6.5.1 語意分割 6-8

6.5.2 實例分割 6-9

6.5.3 設施多時期比對 6-11

6.6 北堤路設施自動化辨識流程 6-13

6.6.1 物點核算方法 6-13

6.6.2 北提路設施辨識成果 6-14

6.7 北提路路況自動化辨識流程 6-16

6.7.1 道路標線辨識 6-16

6.7.2 路面分割 6-19

6.7.3 路面坑洞辨識 6-20

6.7.4 裂縫偵測方法 6-21

6.8 本章小結 6-24

第七章 道路破損評分 7-1

7.1 裂縫分級定義 7-1

7.2 PCI計算流程 7-3

7.2.1 骨幹化(Skeletonize) 7-6

7.2.2 裂縫寬度量化流程 7-8

7.3 路面裂縫評估成果 7-9

第八章 UAV影像技術之延伸應用 8-1

8.1 構造物位移監測 8-1

8.2 光達影像分析 8-5

8.2.1 光達感測器介紹 8-5

8.3 熱紅外影像分析 8-7

8.3.1 熱紅外感測器介紹 8-7

8.3.2 煤炭堆溫度準確性測試 8-9

8.3.3 植栽NDVI分析 8-11

8.4 淤沙範圍變化分析 8-14

8.5 沙洲建模分析 8-15

8.6 本章小結 8-17

第九章 無人機影像整合管理平台 9-1

9.1 使用者操作平台系統架構 9-1

9.2 平台模組說明 9-2

9.2.2 量測功能 9-4

9.2.3 UAV航線規劃 9-5

9.2.4 UAV影像查看 9-9

9.2.5 岸邊設施物件辨識成果列表 9-12

9.2.6 北堤路路燈物件辨識成果 9-13

9.2.7 北堤路路面破損評分 9-14

9.3 本章小結 9-14

第十章 實地驗證與品質評估 10-1

10.1 無人機飛行相關檢核 10-1

10.1.1 飛行範圍與作業時間 10-1

10.1.2 無人機飛行穩定性及機動性 10-5

10.2 無人機影像品質檢核 10-7

10.2.1 原始影像解析度檢核 10-7

10.2.2 無人機路徑正確性測試 10-9

10.2.3 影像匹配品質評估 10-10

10.2.4 正射影像幾何精度檢核 10-11

10.2.5 數值地形模型高程精度檢核 10-15

10.3 取像邏輯規劃測試 10-17

10.3.1 無人機航線規劃實際飛行測試 10-17

10.3.2 無人機跟隨實際飛行 10-21

10.3.3 無人機路徑正確性檢核 10-21

10.4 PCI結果之合理性檢核 10-24

10.4.1 PCI計算流程驗證 10-25

10.4.2 訓練模型表現 10-28

第十一章 結論與建議 11-1

11.1 成果結論 11-1

11.2 後續建議 11-3

11.3 成果效益與後續應用情形 11-5

參考文獻 參-1

附錄一、 UAV於港區設施巡檢可行性評估表 附1-1

附錄二、 UAV巡航模式拍攝說明 附2-1

附錄三、 管理平台功能頁面 附3-1

附錄四、 無人機申請流程 附4-1

附錄五、 期中審查意見處理情形表 附5-1

附錄六、 期末審查意見處理情形表 附6-1

附錄七、 期末審查簡報資料 附7-1