[發明專利]用于城市道路識別的無人機檢測設備

有效

• 申請號: 201510570801.6
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN105157679B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 江峰勝
• 申請（專利權）人: 福建愛特點信息科技有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/02;G06K9/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.一種用于城市道路識別的無人機檢測設備，所述檢測設備包括無人機驅動機構、CMOS超高清相機、FPGA芯片和嵌入式處理器，所述嵌入式處理器與所述無人機驅動機構、所述CMOS超高清相機和所述FPGA芯片分別連接，控制所述無人機驅動機構以驅動所述無人機飛抵待檢測城市道路的正上方，并在確定所述無人機飛抵待檢測城市道路的正上方之后，啟動所述CMOS超高清相機對待檢測城市道路拍攝以獲得城市道路圖像，啟動所述FPGA芯片對城市道路圖像進行圖像處理以確定城市道路圖像內的道路曲線；

其特征在于，所述檢測設備還包括：

伽利略導航器，連接伽利略導航衛星，用于接收無人機所在位置的實時定位數據；

超聲波高度傳感器，包括超聲波發射機、超聲波接收機和單片機，所述單片機與所述超聲波發射機和所述超聲波接收機分別連接，所述超聲波發射機向地面發射超聲波，所述超聲波接收機接收地面反射的超聲波，所述單片機根據所述超聲波發射機的發射時間、所述超聲波接收機的接收時間和超聲波傳播速度計算無人機的實時超聲波高度；

移動硬盤，用于預先存儲對照表，所述對照表以圖像數據量對應的大小等級為索引，保存了各個大小等級分別對應的圖像分割數量，所述移動硬盤還用于預先存儲城市道路R通道范圍、城市道路G通道范圍、城市道路B通道范圍，所述城市道路R通道范圍、所述城市道路G通道范圍和所述城市道路B通道范圍用于將RGB圖像中的城市道路與RGB圖像背景分離；

無線收發機，與遠端的城市道路繪制平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述城市道路繪制平臺發送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括待檢測城市道路正上方位置對應的目的伽利略定位數據和目的拍攝高度；

所述CMOS超高清相機包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和CMOS成像電子單元，所述CMOS超高清相機所拍攝的城市道路圖像的分辨率為3840×2160；

所述FPGA芯片為Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8，替代一個EP1C6Q240C8FPGA芯片的集成實現方式，將圖像數據量估測單元、圖像劃分單元、圖像合并單元和n個圖像處理單元分別采用FPGA芯片來實現，n等于所述對照表中的最大大小等級；所述圖像數據量估測單元與所述CMOS超高清相機連接，用于評估基于MPEG-4壓縮所述城市道路圖像后獲得的壓縮圖像的數據量；所述圖像劃分單元與所述移動硬盤、所述CMOS超高清相機和所述圖像數據量估測單元分別連接，基于壓縮圖像的數據量對應的大小等級，在所述對照表中查詢到對應的圖像分割數量作為目標圖像分割數量m，并將所述城市道路圖像縱向平均劃分為m個子圖像，將所述m個子圖像分別分配給所述n個圖像處理單元中的前m個圖像處理單元；所述前m個圖像處理單元中的每一個圖像處理單元對分配到的對應子圖像進行圖像處理以確定所述對應子圖像內的道路子曲線；所述圖像合并單元與所述n個圖像處理單元分別連接，將所述前m個圖像處理單元輸出的m個道路子曲線合并，以獲得城市道路圖像內的道路曲線；

所述嵌入式處理器與所述無人機驅動機構、所述CMOS超高清相機、所述FPGA芯片、所述無線收發機、所述伽利略導航器和所述超聲波高度傳感器分別連接，接收所述無線收發機轉發的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得待檢測城市道路正上方位置對應的目的伽利略定位數據和目的拍攝高度，控制所述無人機驅動機構以驅動所述無人機飛往所述待檢測城市道路正上方位置，在所述實時超聲波高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時定位數據與所述目的伽利略定位數據匹配時，進入城市道路檢測模式，在所述實時超聲波高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時定位數據與所述目的伽利略定位數據不匹配時，進入城市道路尋找模式；

其中，每一個圖像處理單元包括色彩空間轉換子單元、自動顏色增強子單元、圖像分割子單元、自適應遞歸濾波子單元和最小二乘擬合子單元；所述色彩空間轉換子單元與所述圖像劃分單元連接，用于對分配到的對應子圖像執行RGB色彩空間轉換，獲得轉換后的RGB圖像；所述自動顏色增強子單元與所述色彩空間轉換子單元連接，對所述轉換后的RGB圖像執行基于自動顏色增強的圖像增強處理，以獲得道路與背景對比度增強的增強圖像；所述圖像分割子單元與所述移動硬盤和所述自動顏色增強子單元分別連接，計算所述增強圖像中每一個像素的R通道值、G通道值和B通道值，當某一像素的R通道值在所述城市道路R通道范圍內、G通道值在所述城市道路G通道范圍內且B通道值在所述城市道路B通道范圍內時，將其確定為城市道路像素，將所述增強圖像中所有城市道路像素組合以形成道路圖案；所述自適應遞歸濾波子單元與所述圖像分割子單元連接，對所述道路圖案執行自適應遞歸濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路圖案；所述最小二乘擬合子單元與所述自適應遞歸濾波子單元連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路圖案執行擬合處理以確定道路子曲線，所述道路子曲線為與所述濾波道路圖案中所有像素的距離平方和最小的一條曲線；

其中，所述嵌入式處理器在所述城市道路檢測模式中，啟動所述CMOS超高清相機和所述FPGA芯片，接收所述城市道路圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述城市道路圖像中的相對位置，基于所述相對位置、所述實時定位數據和所述實時超聲波高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點的定位信息和所述道路曲線的終點的定位信息；所述嵌入式處理器在所述城市道路尋找模式中，關閉所述CMOS超高清相機和所述FPGA芯片。