本實(shí)用新型涉及無人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種多旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)距和視覺避障系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛。在復(fù)雜的低空作業(yè)環(huán)境下，無人機(jī)在飛行過程中經(jīng)常會(huì)遇到突發(fā)的威脅或障礙，當(dāng)無人機(jī)和操控人員距離太遠(yuǎn)時(shí)，僅僅通過操控人員操作無人機(jī)進(jìn)行避障的方式是不理想的，因此需要無人機(jī)具備實(shí)時(shí)測(cè)距和避障的功能。

為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)這一功能，必須選擇合適的傳感器來偵測(cè)無人機(jī)周圍的作業(yè)環(huán)境。目前應(yīng)用較多的傳感器有超聲波傳感器、激光和視覺相機(jī)等。視覺相機(jī)成本低、重量較輕，并且被動(dòng)成像，能夠包含無人機(jī)飛行環(huán)境中周圍的大量信息。因此使用視覺相機(jī)作為傳感器獲取信息具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。盡管計(jì)算機(jī)視覺經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，但無人機(jī)作為一個(gè)全新的應(yīng)用平臺(tái)，會(huì)有較多的實(shí)際問題有待解決，比如由于飛行震動(dòng)引起的圖像模糊，因飛行速度較快需要視覺處理有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地偵測(cè)出低空飛行環(huán)境中的障礙物成為無人機(jī)避障領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足之處，本實(shí)用新型提供了一種多旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機(jī)機(jī)體、基座和景深圖像采集裝置組成，所述的景深圖像采集裝置通過基座與無人機(jī)機(jī)體連接，所述基座內(nèi)還設(shè)置有機(jī)載終端，所述的景深圖像采集裝置由三組圖像采集裝置呈正三角形連接而成，采用這種結(jié)構(gòu)的多旋翼無人機(jī)，可在低空飛行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)偵測(cè)，準(zhǔn)確識(shí)別出無人機(jī)周圍的障礙物，并獲得無人機(jī)到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，為無人機(jī)自主避障系統(tǒng)提供決策支持。景深圖像采集裝置與機(jī)載終端之間景深影像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，減少了遠(yuǎn)距離傳輸造成的延遲，使多旋翼無人機(jī)自主避障系統(tǒng)反應(yīng)更迅速。

本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案是：

一種多旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機(jī)機(jī)體、基座和景深圖像采集裝置組成，所述的景深圖像采集裝置通過基座與無人機(jī)機(jī)體連接，所述基座內(nèi)還設(shè)置有機(jī)載終端，所述的景深圖像采集裝置由三組圖像采集裝置呈正三角形連接而成，且中間設(shè)置有與基座配合的連接孔；

其中所述的圖像采集裝置上設(shè)置有紅外激光投射器、紅外接收攝像頭和圖像處理器；上述紅外激光投射器、紅外接收攝像頭和圖像處理器自左向右水平設(shè)置在采集裝置面板上，本實(shí)用新型中將三組圖像采集裝置固定成正三角形安裝在無人機(jī)的正下方,形成360°無死角景深圖像采集裝置，實(shí)現(xiàn)全方位偵測(cè)。

所述紅外激光投射器由紅外激光生成器、光學(xué)衍射元件(DOE)及濾光片組成，光學(xué)衍射元件(DOE)和濾光片依次放置在紅外激光生成器的正前方，紅外激光生成器射出準(zhǔn)直后的激光束，經(jīng)光學(xué)衍射元件(DOE)進(jìn)行散射和濾光片過濾后，投射出覆蓋紅外接收攝像頭可視范圍的紅外光線，當(dāng)紅外光線遇到環(huán)境中的各種障礙物時(shí)發(fā)生折射；

所述紅外接收攝像頭用于接收紅外激光投射器投射到物體上的折射紅外光線，把接收到的紅外編碼影像傳給圖像處理器。

所述圖像處理器用于處理紅外編碼影像，然后逐幀生成準(zhǔn)確的景深影像，實(shí)時(shí)的將景深影像數(shù)據(jù)傳輸出給機(jī)載終端。

所述機(jī)載終端設(shè)置在基座內(nèi)，可以對(duì)景深影像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，識(shí)別出影像中的障礙物,根據(jù)3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)對(duì)障礙物進(jìn)行三維重建，計(jì)算出多旋翼無人機(jī)飛行到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，并通過上述信息傳輸給多旋翼無人機(jī)的內(nèi)置自主避障系統(tǒng)和控制裝置，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主避障。

上述數(shù)據(jù)傳輸均采用數(shù)據(jù)線連接傳輸；且所述各設(shè)備均為市場(chǎng)上直接采購獲得；

所述多旋翼無人機(jī)機(jī)體內(nèi)置電源模塊，一般采用大容量可充電鋰電池組，用于給整套無人機(jī)系統(tǒng)供電。

綜上所述，采用這種結(jié)構(gòu)的多旋翼無人機(jī)，可在低空飛行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)偵測(cè)，準(zhǔn)確識(shí)別出無人機(jī)周圍的障礙物，并獲得無人機(jī)到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，為無人機(jī)自主避障系統(tǒng)提供決策支持。景深圖像采集裝置與機(jī)載終端之間景深影像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，減少了遠(yuǎn)距離傳輸造成的延遲，使多旋翼無人機(jī)自主避障系統(tǒng)反應(yīng)更迅速。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述多旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)距和視覺避障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述景深圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為所述圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1為無人機(jī)機(jī)體，2為基座，3為景深圖像采集裝置，4為連接孔，5為圖像采集裝置，6為濾光片，7為光學(xué)衍射元件，8為紅外激光生成器，9為紅外激光投射器，10為紅外接收攝像頭，11為圖像處理器。

具體實(shí)施方式

一種多旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機(jī)機(jī)體1、基座2和景深圖像采集裝置3組成，所述的景深圖像采集裝置3通過基座2與無人機(jī)機(jī)體1連接，所述基座2內(nèi)還設(shè)置有機(jī)載終端，所述的景深圖像采集裝置3由三組圖像采集裝置5呈正三角形連接而成，且中間設(shè)置有與基座2配合的連接孔4；

其中所述的圖像采集裝置5上設(shè)置有紅外激光投射器9、紅外接收攝像頭10和圖像處理器11；上述紅外激光投射器9、紅外接收攝像頭10和圖像處理器11自左向右水平設(shè)置在圖像采集裝置面板上，本實(shí)用新型中將三組圖像采集裝置固定成正三角形安裝在無人機(jī)的正下方,形成360°無死角景深圖像采集裝置，實(shí)現(xiàn)全方位偵測(cè)。

所述紅外激光投射器9由紅外激光生成器8、光學(xué)衍射元件(DOE)7及濾光片6組成，光學(xué)衍射元件7和濾光片6依次放置在紅外激光生成器8的正前方，紅外激光生成器射出準(zhǔn)直后的激光束，經(jīng)光學(xué)衍射元件(DOE)進(jìn)行散射和濾光片過濾后，投射出覆蓋紅外接收攝像頭可視范圍的紅外光線，當(dāng)紅外光線遇到環(huán)境中的各種障礙物時(shí)發(fā)生折射；

所述紅外接收攝像頭10用于接收紅外激光投射器投射到物體上的折射紅外光線，把接收到的紅外編碼影像傳給圖像處理器。

所述圖像處理器11用于處理紅外編碼影像，然后逐幀生成準(zhǔn)確的景深影像，實(shí)時(shí)的將景深影像數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)載終端。

所述機(jī)載終端設(shè)置在基座內(nèi)，可以對(duì)景深影像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，識(shí)別出影像中的障礙物,根據(jù)3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)對(duì)障礙物進(jìn)行三維重建，計(jì)算出多旋翼無人機(jī)飛行到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，并通過上述信息傳導(dǎo)給多旋翼無人機(jī)的內(nèi)置自主避障系統(tǒng)和控制裝置，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主避障。

上述數(shù)據(jù)傳輸均采用數(shù)據(jù)線連接傳輸；且所述各設(shè)備均為市場(chǎng)上直接采購獲得；

所述多旋翼無人機(jī)內(nèi)置電源模塊，一般采用大容量可充電鋰電池組，用于給整套無人機(jī)系統(tǒng)供電。