位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，包括GPS定位設備、氣壓高度傳感設備、線陣數(shù)碼航空攝影設備、圖像檢測設備和嵌入式處理設備，嵌入式處理設備與GPS定位設備、氣壓高度傳感設備、線陣數(shù)碼航空攝影設備和圖像檢測設備分別連接，基于GPS定位設備輸出的實時定位數(shù)據(jù)和氣壓高度傳感設備輸出的實時高度確定是否啟動線陣數(shù)碼航空攝影設備和圖像檢測設備以實現(xiàn)對沙漠區(qū)域的道路檢測。本發(fā)明還采用清晰化處理設備以消除空中拍攝圖像中的霧霾成分。通過本發(fā)明，能夠在各種復雜的沙漠霧霾天氣下，對復雜地貌的沙漠區(qū)域?qū)崿F(xiàn)快速、精確的道路識別。
【專利說明】位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺
[0001 ] 本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510163007.X、申請日為2015年4月8日、發(fā)明名稱為“位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺”的專利的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及電子測繪領域，尤其涉及一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺ο
【背景技術】
[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道路信息，而對于沙漠地區(qū)的道路繪制，由于地形復雜，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)域道路檢測的技術方案，能夠針對復雜地貌的沙漠區(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)域道路檢測平臺，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)域道路的相關信息，在識別機制上對各個圖像處理設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)域道路檢測平臺，所述檢測平臺包括GPS定位設備、氣壓高度傳感設備、線陣數(shù)碼航空攝影設備、圖像檢測設備和嵌入式處理設備，所述嵌入式處理設備與所述GPS定位設備、所述氣壓高度傳感設備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備分別連接，基于所述GPS定位設備輸出的實時定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設備輸出的實時高度確定是否啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測。
[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、切換開關和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關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連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓;靜態(tài)存儲設備，用于預先存儲沙漠區(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)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度;清晰化處理設備，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設備對沙漠區(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;所述清晰化處理設備包括:霧霾濃度檢測子設備，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至IJl之間;整體大氣光值獲取子設備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設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備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，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-preservinggaussian 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)傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，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備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，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;所述圖像檢測設備與所述靜態(tài)存儲設備和所述清晰化處理設備分別連接，所述圖像檢測設備包括:直方圖均衡化子設備，與所述清晰化處理設備連接，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;圖像分離子設備，與所述靜態(tài)存儲設備和所述直方圖均衡化子設備分別連接，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;小波濾波子設備，與所述圖像分離子設備連接，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;最小二乘擬合子設備，與所述小波濾波子設備連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線;所述嵌入式處理設備與所述無線通信接口、所述GPS定位設備、所述氣壓高度傳感設備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備分別連接，接收所述無線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實時高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時，進入道路識別模式，在所述實時高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時，進入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ?其中，所述嵌入式處理設備在所述道路識別模式中，啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對位置，基于所述相對位置、所述實時定位數(shù)據(jù)和所述實時高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點的定位信息和所述道路曲線的終點的定位信息。
[0009]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:所述無線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無線發(fā)送給所述道路繪制服務平臺。
[0010]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:無人機驅(qū)動設備，與所述嵌入式處理設備連接，用于在所述嵌入式處理設備的控制下驅(qū)動所述無人機飛往所述沙漠區(qū)域正上方位置。
[0011]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:所述嵌入式處理設備在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街?，關閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備。
[0012]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:所述直方圖均衡化子設備、所述圖像分離子設備、所述小波濾波子設備和所述最小二乘擬合子設備分別采用不同型號的FPGA芯片來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的一實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的又一實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的實施方案進行詳細說明。
[0017]地球上各個區(qū)域的道路識別意義重大，不僅僅能夠為來往車輛和人群提供導航信息，而且能夠為自然災難營救、緊急救援等提供有價值的參考信息，提高營救和救援的效率。然而，不同類型的區(qū)域，道路識別的難度不同。其中，較為困難的莫過于地貌復雜的沙漠區(qū)域。
[0018]沙漠區(qū)域一般處于偏遠地帶，較少出現(xiàn)路政部門所建造的標準道路，更多的是當?shù)鼐用裥掭莸耐谅?，甚至是過往車輛長期碾壓而形成的不規(guī)則路線，由于地形復雜，道路與沙漠背景的邊緣界限模糊，常規(guī)的衛(wèi)星遙感方式無法準確識別道路，而人工現(xiàn)場勘測的手段又過于原始，同時，沙漠地區(qū)多霧霾天氣也對沙漠區(qū)域的道路檢測帶來了不小的干擾，在霧霾嚴重的天氣，甚至根本無法進行道路檢測。
[0019]本發(fā)明搭建了一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，以靈活的無人機為測量平臺，基于沙漠特殊地貌定制一套由多種圖像處理子設備組成的圖像檢測設備，實現(xiàn)對選定沙漠區(qū)域的有效、快速、準確的道路識別，同時，還引入了去霧霾處理設備以去除檢測圖像中的霧霾成分，從而為相關的道路繪制部門提供準確、可靠的道路數(shù)據(jù)。
[0020]圖1為本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的一實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖，所述檢測平臺包括GPS定位設備1、氣壓高度傳感設備2、線陣數(shù)碼航空攝影設備4、圖像檢測設備5和嵌入式處理設備3，所述嵌入式處理設備3與所述GPS定位設備1、所述氣壓高度傳感設備2、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4和所述圖像檢測設備5分別連接，基于所述GPS定位設備I輸出的實時定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設備2輸出的實時高度確定是否啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4和所述圖像檢測設備5以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測。
[0021]圖2為本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的又一實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖，與圖1相比，增加了清晰化處理設備6以去除檢測圖像中的霧霾成分，以保障檢測平臺在各種沙漠氣候中也能夠正常工作。
[0022]接著，繼續(xù)對圖2的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺的具體結(jié)構(gòu)進行進一步的說明。
[0023]所述檢測平臺還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關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連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓。
[0024]所述檢測平臺還包括:靜態(tài)存儲設備，用于預先存儲沙漠區(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。
[0025]所述檢測平臺還包括:無線通信接口，與遠端的道路繪制服務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)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度。
[0026]清晰化處理設備6，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4和所述圖像檢測設備5之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4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備5以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測。
[0027]所述清晰化處理設備6包括以下部件:
[0028]霧霾濃度檢測子設備，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；
[0029]整體大氣光值獲取子設備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4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；
[0030]大氣散射光值獲取子設備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，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 gaussianfilter)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；
[0031 ]介質(zhì)傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，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；
[0032]清晰化圖像獲取子設備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，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。
[0033]所述圖像檢測設備5與所述靜態(tài)存儲設備和所述清晰化處理設備6分別連接，所述圖像檢測設備5包括以下部件:
[0034]直方圖均衡化子設備，與所述清晰化處理設備6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；
[0035]圖像分離子設備，與所述靜態(tài)存儲設備和所述直方圖均衡化子設備分別連接，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；
[0036]小波濾波子設備，與所述圖像分離子設備連接，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；
[0037]最小二乘擬合子設備，與所述小波濾波子設備連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線。
[0038]所述嵌入式處理設備3與所述無線通信接口、所述GPS定位設備1、所述氣壓高度傳感設備2、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4、所述清晰化處理設備6和所述圖像檢測設備5分別連接，接收所述無線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實時高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時，進入道路識別模式，在所述實時高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時，進入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ健?br>[0039]其中，所述嵌入式處理設備3在所述道路識別模式中，啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4、所述清晰化處理設備6和所述圖像檢測設備5，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對位置，基于所述相對位置、所述實時定位數(shù)據(jù)和所述實時高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點的定位信息和所述道路曲線的終點的定位信息。
[0040]可選地，在所述檢測平臺中:所述無線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無線發(fā)送給所述道路繪制服務平臺；所述檢測平臺中還可以包括:無人機驅(qū)動設備，與所述嵌入式處理設備3連接，用于在所述嵌入式處理設備3的控制下驅(qū)動所述無人機飛往所述沙漠區(qū)域正上方位置;所述嵌入式處理設備3在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街校P閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設備4、所述清晰化處理設備6和所述圖像檢測設備5;以及所述直方圖均衡化子設備、所述圖像分離子設備、所述小波濾波子設備和所述最小二乘擬合子設備可以分別采用不同型號的FPGA芯片來實現(xiàn)。
[0041]另外，霧霾圖像可以通過一系列圖像處理設備實現(xiàn)圖像的去霧霾化，以獲得清晰化的圖像，提高圖像的能見度。這些圖像處理設備分別執(zhí)行不同的圖像處理功能，基于霧霾形成的原理，達到去除霧霾的效果。霧霾圖像的清晰化處理對于軍用和民用領域都具有極大的應用價值，軍用領域包括軍事國防、遙感導航等，民用領域包括道路監(jiān)測、目標跟蹤和自動駕駛等。
[0042]霧霾圖像形成的過程可以用大氣衰減過程來描繪，在霧霾圖像和實際圖像即清晰化圖像之間的關系可用整體大氣光值和每一個像素的介質(zhì)傳輸率來表述，即在已知霧霾圖像的情況下，根據(jù)整體大氣光值和每一個像素的介質(zhì)傳輸率，可以求解出清晰化圖像。
[0043]對于整體大氣光值和每一個像素的介質(zhì)傳輸率的求解都存在一些有效且經(jīng)過驗證的手段，例如，對于每一個像素的介質(zhì)傳輸率，需要獲得整體大氣光值和每一個像素的大氣散射光值，而每一個像素的大氣散射光值可在對每一個像素在霧霾圖像中的像素值進行兩次保持邊緣的高斯平滑濾波而獲得，其間，霧霾去除的強度可調(diào);而整體大氣光值的獲得方式有兩種，一種方式是，可通過獲取霧霾圖像的黑色通道(即在霧霾圖像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道為R，G，B三顏色通道中的一種)，在霧霾圖像中，通過尋找黑色通道像素值偏大的多個像素中尋找灰度值最大的像素來獲得，即將尋找到的、灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值，參與霧霾圖像中每一個像素的清晰化處理;另外，整體大氣光值也可通過以下方式獲得:計算霧霾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。
[0044]具體的霧霾圖像和實際圖像即清晰化圖像之間的關系，以及各個參數(shù)之間的關系可參見以上內(nèi)容。
[0045]通過對霧霾圖像形成原理的探討，搭建了霧霾圖像和清晰化圖像之間的關系，用多個參數(shù)表示這種關系，隨后通過獲得的多個參數(shù)值和霧霾圖像即可還原獲得清晰度較高的圖像，由于參數(shù)的獲得借用了一些統(tǒng)計手段和經(jīng)驗手段，因此所述清晰度較高的圖像不可能完全等同于實際圖像，但已經(jīng)具有相當程度的去霧霾效果，為霧霾天氣下的各個領域作業(yè)提供有效保障。
[0046]采用本發(fā)明的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，針對現(xiàn)有衛(wèi)星遙感識別方式測量誤差較大、人工現(xiàn)場識別方式測量效率低且實時性差的技術問題，通過采用靈活的無人機平臺、引入更多有針對性的圖像處理設備、規(guī)劃更有效率的圖像處理順序，引入高精度霧霾去除設備以消除檢測圖像中的霧霾成分，從而形成了一套能夠同時滿足高精度、高效率、高實時性和高可靠性的沙漠區(qū)域道路識別系統(tǒng)。
[0047]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，其特征在于，所述檢測平臺包括GPS定位設備、氣壓高度傳感設備、線陣數(shù)碼航空攝影設備、圖像檢測設備和嵌入式處理設備，所述嵌入式處理設備與所述GPS定位設備、所述氣壓高度傳感設備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備分別連接，基于所述GPS定位設備輸出的實時定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設備輸出的實時高度確定是否啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備以實現(xiàn)對所述沙漠區(qū)域的道路檢測。2.如權(quán)利要求1所述的位于無人機上的沙漠區(qū)域道路檢測平臺，其特征在于，所述檢測平臺還包括: 供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關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連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓； 靜態(tài)存儲設備，用于預先存儲沙漠區(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)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度； 清晰化處理設備，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述圖像檢測設備之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設備對沙漠區(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； 所述清晰化處理設備包括: 霧霾濃度檢測子設備，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備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設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備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，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)傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，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備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，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； 所述圖像檢測設備與所述靜態(tài)存儲設備和所述清晰化處理設備分別連接，所述圖像檢測設備包括: 直方圖均衡化子設備，與所述清晰化處理設備連接，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； 圖像分離子設備，與所述靜態(tài)存儲設備和所述直方圖均衡化子設備分別連接，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； 小波濾波子設備，與所述圖像分離子設備連接，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； 最小二乘擬合子設備，與所述小波濾波子設備連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線； 所述嵌入式處理設備與所述無線通信接口、所述GPS定位設備、所述氣壓高度傳感設備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備分別連接，接收所述無線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對應的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實時高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時，進入道路識別模式，在所述實時高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時，進入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ剑?其中，所述嵌入式處理設備在所述道路識別模式中，啟動所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對位置，基于所述相對位置、所述實時定位數(shù)據(jù)和所述實時高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點的定位信息和所述道路曲線的終點的定位信息； 所述無線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無線發(fā)送給所述道路繪制服務平臺； 所述嵌入式處理設備在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街?，關閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設備、所述清晰化處理設備和所述圖像檢測設備。
【文檔編號】G06T5/40GK106097270SQ201610409547
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年4月8日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】陳思思