[發明專利]無人機全景障礙感知方法、裝置、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 201710475053.2
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107402578A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 周翊民;楊瑞;呂琴;李志飛;吳慶甜
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S15/02;G01S15/08;G01S15/93
• 代理公司: 深圳青年人專利商標代理有限公司44350
• 代理人: 傅俏梅

技術領域

本發明屬于計算機技術領域，尤其涉及一種無人機全景障礙感知方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

近年來，無人機作為一種新興的應用平臺，伴隨著先進機器人技術的引入加快了無人機邁向智能化的步伐，為無人機在諸多領域的應用創造了無限可能。其中微型無人機因其體積小、機動性強、操作靈活、成本低等特點而在偵察、環境等軍用和民用領域得到了廣泛地應用，特別是在人員搜救任務中的應用前景十分廣闊。相對于傳統的人工搜救方法，微型無人機在效率和可靠性上有著無以比擬的天然優勢，具體表現在微型無人機可進入救援人員因環境本身存在危險性和復雜性而無法進入的區域執行人員搜救任務。此外，由于無人機可在短時間內針對較大區域范圍內的信息進行搜集，在一定程度上保證了信息獲取的實時性，這一點在人員搜救任務中尤為重要。

無人機在執行人員搜救任務中面臨著諸多亟待解決的問題，首當其沖的就是障礙物檢測問題。值得注意的是，障礙物檢測結果的有效性與否直接關乎無人機的飛行安全，乃至可能衍生出一系列生命、財產安全問題，因此障礙物的有效檢測是確保無人機順利執行人員搜救任務的重要前提。

在不確定環境中的無人機自主導航需要多個同類或異類傳感器組合來感知所在空間的多方面結構信息。視覺導航具有信息豐富、成本低等特點，但攝像機所獲得的二維圖像信息難以構造立體的空間模型，在較復雜環境下難以準確識別障礙物。而超聲波傳感器可以彌補視覺傳感器的不足，提供障礙物的距離信息，但超聲波傳感器本身存在誤差且無法得到目標準確方向，導致無人機的障礙感知能力差。

目前，基于視覺的環境障礙物檢測可使用單目視覺或雙目視覺。單目視覺使用一臺機載攝像機，所獲取飛行圖像是二維的，在圖像投影過程中會丟失飛行環境的三維信息。并且由于工作環境的復雜性、自身狀態的不確定性和單一傳感器的局限性，獨立使用任何一種傳感器僅能獲得環境信息的部分特征，難以使系統正確了解外部環境狀況。另外，單一傳感器無法克服其自身觀察范圍偏窄的缺陷，還受到自身性能的影響，采集到的信息往往是不完善的，甚至是錯誤的。若采用上述單信息源的檢測裝置進行障礙物檢測，將不能準確地檢測到前方的所有障礙物，經常會出現檢測失靈的情況。現有的基于雙目視覺傳感器的障礙物探測系統存在兩個視覺傳感器的共視范圍小，易出現多義性的缺陷，實時性差等不足，也無法滿足無人機執行任務時所處自然環境中的導航應用需求。

例如，申請號為201520820313.1的技術方案中，使用雙目視覺傳感器實現障礙物檢測，完成自主避障功能，該系統充分考慮了雙目視覺的優勢，即雙目視覺可以模仿人的眼睛和人類立體視覺感知的過程，但是單一的雙目視覺進行障礙物檢測存在共視范圍小，易出現多義性，實時性差等缺陷。例如，申請號為201510565953.7的技術方案中，使用測角裝置和測距裝置完成障礙物檢測，實現全方位避障功能，此系統采用紅外線傳感器作為距離傳感器，可以近距離實時檢測的障礙物信息，但是精度低，受光線影響嚴重。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無人機全景障礙感知方法、裝置、設備及存儲介質，旨在解決由于現有技術無法提供一種穩定性高、功耗低、雙目共視范圍大且實時性好的有效進行無人機全景障礙感知方法，導致障礙感知的實時性不高、準確性較低的問題。

一方面，本發明提供了一種無人機全景障礙感知方法，所述方法包括下述步驟：

無人機的雙目視覺系統獲取所述無人機飛行環境的視覺信息，并對所述獲取到的視覺信息進行處理，以獲取障礙物的視覺信息；

所述無人機的環形感知器獲取所述無人機到所述障礙物的距離信息；

所述無人機的信息融合處理器對所述獲取到的障礙物的視覺信息和所述距離信息進行融合，獲取對所述障礙物的感知信息。

另一方面，本發明提供了一種無人機全景障礙感知裝置，所述裝置包括：

視覺獲取單元，用于無人機的雙目視覺系統獲取所述無人機飛行環境的視覺信息，并對所述獲取到的視覺信息進行處理，以獲取障礙物的視覺信息；

距離獲取單元，用于所述無人機的環形感知器獲取所述無人機到所述障礙物的距離信息；以及

障礙物感知單元，用于所述無人機的信息融合處理器對所述獲取到的障礙物的視覺信息和所述距離信息進行融合，獲取對所述障礙物的感知信息。

另一方面，本發明還提供了一種無人機全景障礙感知設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現如一種無人機全景障礙感知方法所述方法的步驟。