[發明專利]基于立體視覺的無人機降落區域主動安全檢測方法及應用

有效

• 申請號: 201710630831.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107563373B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 盧翔;王明明
• 申請（專利權）人: 一飛智控（天津）科技有限公司
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/34;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路

本發明公開了一種基于立體視覺的無人機降落區域主動安全檢測方法，包括以下步驟，1)獲取深度圖像；2)對深度圖像內像素點按深度差進行初步聚類得到多個初級類別；3)篩選有效且與無人機降落區域相交的初級類別；4)對篩選出的初級類別進行比對并優化聚類得到優化類別；同時更新優化類別的類別信息；5)根據優化類別檢測出地面并判斷是否存在地面以外的障礙物。本發明先進行初級聚類判斷該初級類別是否處于降落區域，有助于獲得完整的地面信息，避免僅判斷降落區域內物體可能造成的識別或聚類不全的情況發生。

技術領域

本發明涉及無人機控制技術領域，特別是涉及一種基于立體視覺的無人機降落區域主動安全檢測方法及應用。

背景技術

無人機自主著陸是指無人機利用導航設備和飛行控制系統進行定位導航并最終控制無人機降落著陸的過程。自主著陸對導航與控制精度及可靠性均有較高的要求，是無人機實現自主飛行的重要基礎和關鍵技術。傳統的無人機自主著陸的導航技術包括：慣性導航系統(INS)、GPS導航系統和INS/GPS組合導航系統。慣性導航系統是利用陀螺、加速度計等慣性元件感受運載器在運動過程中的加速度，然后通過積分計算，得到載體的位置與速度等導航參數，其最大缺點是誤差會隨著時間的推移而發散，因此難以長時間獨立工作，而需與其它導航方法組合使用；GPS導航系統利用導航衛星進行導航定位，但由于完全依靠導航衛星，存在信號易受干擾和技術壟斷等問題。

傳統導航方式在使用上受到很大限制，因而研究新型無人機自主著陸引導技術具有重要意義。現有的基于視覺的無人機導航系統主要包括：基于人工標志物的機載著陸導航系統、基于自然場景的機載著陸導航系統和基于地基信息的無人機著陸導航系統。

但是，在進行導航式或者完全自主式隨機降落時，地面有時會存在影響降落安全的障礙物，如何提高其對障礙物的識別、規避成為急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種基于立體視覺的無人機降落區域主動安全檢測方法及應用。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種基于立體視覺的無人機降落區域主動安全檢測方法，包括以下步驟，

1)獲取深度圖像；

2)對深度圖像內像素點按深度差進行初步聚類得到多個初級類別；

3)篩選有效且與無人機降落區域相交的初級類別；

4)對篩選出的初級類別進行比對并優化聚類得到優化類別；同時更新優化類別的類別信息；

5)根據優化類別檢測出地面并判斷是否存在地面以外的障礙物。

所述的步驟2)中初步聚類包括以下子步驟，

21)搜索深度圖像中一個深度值非零的像素點，將該像素點設為初始點并建立一個新的初級類別；

22)以與初始點深度之差小于預設閾值t_z為條件開始對周圍相鄰像素點進行聚類，將聚入該初級類別的像素點置零，直至沒有新的像素點聚入該初級類別為止；

23)重復步驟21)和22)直至深度圖像中不再存在非零像素點。

所述的步驟3)中篩選包括初級聚類的像素數判斷，所述的像素數判斷為舍去像素數小于閾值t_s的初級類別。

所述的

其中，f為校正后左、右相機相同的焦距，z是無人機下降過程開始啟用立體視覺安全檢測功能的高度，S是雙目相機在高度z時能夠感知到的威脅無人機降落的最小障礙物面積。

所述的步驟3)中篩選包括空間位置判斷，所述的空間位置判斷方法包括以下步驟，