一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法
【專利說明】一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510162903.4、申請日為2015年4月8日、發(fā)明名稱為“一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法”的專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電子測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0003]沙漠，是指地面完全被沙所覆蓋、植物非常稀少、雨水稀少、空氣干燥的荒蕪地區(qū)。沙漠亦作“沙幕”，即干旱缺水，植物稀少的地區(qū)。沙漠地域大多是沙灘或沙丘，沙下巖石也經(jīng)常出現(xiàn)。有些沙漠是鹽灘，完全沒有草木。沙漠一般是風(fēng)成地貌。沙漠少有居民，氣候干燥，與其他地形相比，更容易產(chǎn)生霧霾天氣。然而，沙漠的資源比較豐富，資源開發(fā)也比較容易，需要人們前往沙漠區(qū)域進行資源開發(fā)，這時，沙漠區(qū)域的道路繪制相當重要。
[0004]但是，在道路繪制部門的日常道路繪制工作中，較為簡單的是城市道路的定位和路線繪制，因為城市道路具有道路與城市背景邊緣界限明顯的典型特征，因此使用衛(wèi)星遙感即可有效提取相關(guān)道路信息，而對于沙漠地區(qū)的道路繪制，由于地形復(fù)雜，道路與沙漠背景的邊緣界限模糊，一些道路不是路政部門建設(shè)的，而是當?shù)鼐用裥掭莸耐谅罚踔潦沁^往車輛長期碾壓而形成的不規(guī)則路線，這時再使用衛(wèi)星遙感的方式進行道路測量，其精度滿足不了要求，而通過現(xiàn)場勘測的手段去進行道路測量，其實時性和效率又太差。
[0005]因此，需要一種新的沙漠區(qū)域道路檢測的技術(shù)方案，能夠針對復(fù)雜地貌的沙漠區(qū)域，有針對性地制定特定的檢測機制和檢測平臺，并能夠克服各種霧霾天氣對檢測結(jié)果的影響，從而快速、精確、可靠地完成對沙漠區(qū)域道路的測量和定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法，利用無人機靈活、全面的特點，提高本發(fā)明識別系統(tǒng)的識別高效性和實時性，同時，為了精確獲取沙漠區(qū)域道路的相關(guān)信息，在識別機制上對各個圖像處理設(shè)備的處理順序和處理內(nèi)容進行定制，以提高本發(fā)明的檢測精度，更關(guān)鍵的是，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對多霧天氣下采集的檢測圖像進行去霧霾化處理，提高了檢測平臺的可靠性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測方法，該方法包括下列步驟:1)提供一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，所述檢測平臺包括GPS定位設(shè)備、氣壓高度傳感設(shè)備、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、圖像檢測設(shè)備和嵌入式處理設(shè)備，所述嵌入式處理設(shè)備與所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感設(shè)備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測設(shè)備分別連接，基于所述GPS定位設(shè)備輸出的實時定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設(shè)備輸出的實時高度確定是否啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測設(shè)備以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測；2)運行所示檢測平臺。
[0008]更具體地，在所述位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺中，還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；靜態(tài)存儲設(shè)備，用于預(yù)先存儲沙漠區(qū)域道路R通道范圍、沙漠區(qū)域道路G通道范圍、沙漠區(qū)域道路B通道范圍，所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍、所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍和所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍用于將RGB圖像中的沙漠區(qū)域道路與RGB圖像背景分離；無線通信接口，與遠端的道路繪制服務(wù)平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述道路繪制服務(wù)平臺發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括所述沙漠區(qū)域正上方位置對應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度；清晰化處理設(shè)備，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測設(shè)備之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備對沙漠區(qū)域拍攝的沙漠區(qū)域圖像，對所述沙漠區(qū)域圖像進行去霧霾處理以獲得去霧霾沙漠區(qū)域圖像，替代所述沙漠區(qū)域圖像，將所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像輸入所述圖像檢測設(shè)備以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測；所述清晰化處理設(shè)備包括:霧霾濃度檢測子設(shè)備，位于空氣中，用于實時檢測無人機所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在O到I之間；整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備連接以獲得所述沙漠區(qū)域圖像，計算所述沙漠區(qū)域圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述霧霾濃度檢測子設(shè)備分別連接，對所述沙漠區(qū)域圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述沙漠區(qū)域圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述沙漠區(qū)域圖像中每一個像素的像素值包括所述沙漠區(qū)域圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像；所述圖像檢測設(shè)備與所述靜態(tài)存儲設(shè)備和所述清晰化處理設(shè)備分別連接，所述圖像檢測設(shè)備包括:直方圖均衡化子設(shè)備，與所述清晰化處理設(shè)備連接，對所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像執(zhí)行基于直方圖均衡化的圖像增強處理，以獲得道路與背景對比度增強的增強圖像；圖像分離子設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲設(shè)備和所述直方圖均衡化子設(shè)備分別連接，計算所述增強圖像中每一個像素的R通道值、G通道值和B通道值，當某一像素的R通道值在所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍內(nèi)時，將其確定為道路像素，將所述增強圖像中所有道路像素組合以形成道路子圖像；小波濾波子設(shè)備，與所述圖像分離子設(shè)備連接，基于哈爾小波濾波器對所述道路子圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路子圖像；最小二乘擬合子設(shè)備，與所述小波濾波子設(shè)備連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以