[發明專利]一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法

在審

• 申請號: 201910543933.8
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110209184A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 馬珺;覃志強;陳德鵬
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

1.一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

1）利用雙目攝像機獲取無人機正前方的圖像，得到左圖像和右圖像；

2）對圖像進行灰度化，得到圖像的各像素點特征信息，對這些信息進行立體匹配，從而得到深度圖信息；

3）獲取深度圖，依次使用形態學方法和指數加權移動平均值算法進行深度圖去噪；所述的形態學方法是將深度圖轉換為二值深度圖，三次形態開放操作在二值深度圖，三次形態關閉操作在進程圖像；所述的指數加權移動平均值算法具體計算公式為：

EWMA(t)=aY(t)+(1-a)EWMA(t-1)，t=1，2，……，n；

其中，EWMA(t)為t時刻的估計值，Y(t)為t時刻的測量值，n為觀察總時間，a(0<a<1)為歷史測量值權重系數；取多個a值，并通過信噪比曲線來確定最大信噪比所對應a值；

4）用基于區域生長的閾值分割算法提取障礙輪廓，同時用矩形框進行擬合；

5）得到視差值，從而得到障礙物與無人機之間的距離；

6）設置無人機避障閾值距離，將得到距離與閾值進行比較，并將這些數據信息傳入飛行控制器，飛行控制器根據這些信息進行判斷，從而做出相應的動作。

2.根據權利要求1所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，步驟1所述利用雙目攝像頭獲取無人機的圖像具體為：將雙目攝像頭安裝在無人機正前方，對雙目攝像頭進行標定，從而得出內參矩陣、外參矩陣、畸變參數，利用攝像頭獲得的圖像，根據獲得的內外參矩陣以及畸變參數對攝像頭進行校正，得到無畸變且行對準圖像。

3.根據權利要求2所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，所述步驟2為：將得到的無畸變且行對準圖像進行灰度化，灰度化的圖像經過高斯濾波法濾波，拉普拉斯算子銳化和提高圖像邊緣，得到像素信息。

4.根據權利要求1所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，步驟2所述立體匹配為：利用區塊匹配算法對處理后的圖像進行立體匹配，得到深度圖，在區塊匹配算法中，用SAD窗口計算出左右兩幅圖像中像素點灰度區別之和，具體計算公式為：

其中，為左圖像像素灰度，為右圖像像素灰度，為鄰域窗口，d為視差值。

5.根據權利1所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，步驟3所述獲取深度圖具體過程為：利用視差圖和校正參數，在三維空間中重投影左右圖像平面的圖像點，重投影矩陣Q的計算公式為：

Q=

其中，（）為左圖像的主點，f為左鏡頭的焦距，為右圖像上與左圖像中對應的位置；

由二維坐標轉換為三維坐標的具體計算公式為：

Q

其中，d為視差值；

所以，利用重投影矩陣Q可獲得深度信息z，具體計算公式為形式為：

z=Z/W。

6.根據權利要求1所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，步驟6所述設置無人機避障閾值距離，將得到距離與閾值進行比較是通過三角形的相似定理得出理論距離，與所設定的閾值距離進行比較，得到不同的飛行模式。

7.根據權利要求6所述一種基于雙目視覺系統的無人機避障方法，其特征在于，所述的飛行模式包括：自然飛行模式、報警模式和避障模式；所述自然飛行模式是理論距離大于閾值距離時，無人機將信息傳送給飛行控制器，飛行控制器下達繼續保持前進的指令；所述報警模式是理論距離等于閾值距離時，無人機將信息傳送給飛行控制器，飛行控制器下達LED燈閃爍紅色指令；所述避障模式是理論距離小于閾值距離時，無人機將信息傳送給飛行控制器，飛行控制器下達避障指令。