[發明專利]一種適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法

有效

• 申請號: 201910097984.2
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109765931B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 彭士濤;胡健波
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發明公開了一種適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法，其通過步驟1)利用配置在無人機云臺上的近紅外攝像頭進行連續圖像采集，獲得矩陣數據，2)將每幅圖像轉換為直方圖，并通過區分水體和防波堤的閾值t，將水體和防波堤的像素值重新定義，3)利用每幅二值圖像中像素值為1的像素個數與標準值比較實現飛行高度調節，4)通過計算每幅二值圖像中像素值為1的像素的橫坐標x的平均值x₀，調節平移方向，同時利用橫坐標x與縱坐標y的回歸線調轉機頭；該適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法保證每張采集的圖像均為有效圖像，即每張圖像中防波堤均位于照片正中位置，有效提高了防波堤巡檢的作業效率和航拍質量。

技術領域

本發明涉及油氣田井下作業技術領域，特別涉及一種適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法。

背景技術

防波堤巡檢是大風大浪天氣后的日常養護需要，目的是及時發現問題的苗頭，指導開展下一步水上水下詳細而專業的診斷工作。利用無人機沿防波堤飛行，不間斷垂直向下拍攝防波堤照片，最終在室內用計算機對照片進行防波堤檢測，這種模式是無人機發展成熟后在防波堤巡檢上的新技術應用，提高巡檢效率和巡檢結果的可視化展現能力。然而，當防波堤呈圓弧狀或折線狀時，如果讓無人機始終沿防波堤飛行是一個難題。對于圓弧形防波堤，需要給無人機設定密集點組成的航線；對于折線型防波堤，需要采集轉折位置的經緯度坐標。如果能夠讓無人機自行判斷防波堤的走向并始終保持沿防波堤飛行，則能夠解放無人機操控手的雙手，將更多的精力放在無人機飛行監控上，提高工作效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠實現無人機始終自動追蹤防波堤飛行的基于近紅外視頻的自動導航方法。

由于防波堤周邊除了海水別無一物，因此，利用防波堤的所處環境特點是解決無人機自動導航飛行的技術切入點。

為此，本發明技術方案如下：

一種適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法，步驟如下：

S1、在無人機飛行過程中，利用配置在無人機云臺上的近紅外攝像頭對其下方的防波堤進行連續圖像采集，得到連續采集圖像的矩陣數據；

S2、將每幅圖像對應的矩陣數據轉換為直方圖，并在直方圖中找到區分水體和防波堤的閾值t，進而得到定義水體像素的像素值全部為0、防波堤像素的像素值全部為1的二值圖像；

S3、計算每幅二值圖像中像素值為1的像素的個數n，并定義第一幅二值圖像中的像素個數作為初始像素值n₀，按照預設的間隔時間T₂調取二值圖像并將其n值與n₀進行比較：

(1)當n＜n₀時，說明無人機的飛行高度高于標準高度；

(2)當n＝n₀時，說明無人機的飛行高度為標準高度；

(3)當n＞n₀時，說明無人機的飛行高度低于標準高度；

根據上述情況(1)～(3)得到的比較結果，降低或提升無人機的飛行高度；

S4、計算每幅二值圖像中像素值為1的像素的橫坐標x的平均值x₀，并繪制橫坐標x與縱坐標y的回歸線，得到回歸線的朝向k，使無人機按照朝向k飛行，同時按照預設的間隔時間T₃調取二值圖像，比較x₀與圖像中心點位置的間隔距離，以調節無人機左右平移，使得后續二值圖像的x₀不斷逼近圖像中心點；

上述步驟S3與步驟S4同步進行。

該適用于防波堤巡檢無人機的近紅外視頻自動導航方法還包括步驟S5、在進行步驟S3和步驟S4的過程中，當n值迅速下降至小于預設的警戒值n_min時，無人機終止飛行。