CN107817811A - 基于视觉的无人机防碰撞装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于视觉的无人机防碰撞装置及方法，包括：摄像模块及检测模块；所述摄像模块在无人机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块；所述检测模块在接收到摄像模块传输的图像后，根据图像特征信息，计算无人机到障碍物的最短距离，若距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。通过本发明，能够控制无人机与障碍物保持安全距离，该装置单独挂载于无人机下方，不需要对无人机进行过多调整或增加额外设备，就可以通过图像信息来标定距离，解决无人机碰撞障碍物的问题，有效节约成本且简单易用。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于视觉的无人机防碰撞装置及方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，目前无人机在各行业领域的应用越来越广泛。无人机在跟多复杂的环境下飞行，就很容易发生碰撞等情况，传统无人机上的测距系统只是固定测量某个特定方向，而无法同时兼顾前后及地面等多个方向的距离测定。而且现有的无人机防碰撞装置，大部分都是通过无人机集成传感器采集飞行中无人机运行状态，获取障碍物信息并分析是否存在碰撞的可能，虽然高灵敏度传感器可以获得精准数据，但其采集距离却有限，观察范围也较小。
发明内容
基于上述问题，本发明提出了一种基于视觉的无人机防碰撞装置及方法，通过将该装置挂载在无人机下方，能够通过装置上的多个摄像模组在多个方向上进行距离测定，并禁止向小于安全距离的方向飞行。
一种基于视觉的无人机防碰撞装置，包括：摄像模块及检测模块；
所述摄像模块在无分机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块；所述摄像模块由至少四个摄像模组组成，所述摄像模组可以为广角或超广角摄像头；
所述检测模块包括：接收单元、校验单元及比对单元；
所述接收单元接收摄像模块传输的图像；
所述校验单元提取图像的特征信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离，在根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
所述比对单元对比无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。
所述的一种基于视觉的无人机防碰撞装置中，还包括：
在无人机控制模块接收到检测模块发出的预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动。
所述的任一基于视觉的无人机防碰撞装置中，所述装置通过通信模块与无人机通信。
所述的基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，所述装置固定挂载于无人机下方，或集成到无人机设备中。
本发明还提出一种基于视觉的无人机防碰撞方法，包括以下步骤：
摄像模块实时采集各方向的图像信息，并传输到检测模块；
检测模块接收图像信息，并提取图像特征信息；
根据提取的图像信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离；
根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
判断无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。
所述的一种基于视觉的无人机防碰撞方法中，无人机控制模块收到预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动，当无人机向除该方向以外的任一方向移动后，则解锁无人机向该方向移动。
本发明的优势在于，无人机挂载防碰撞装置能够实时控制无人机与障碍物的距离，控制无人机距离障碍物安全距离时停止朝向障碍物一侧移动，不需要对无人机飞行控制系统进行过多的调整，也不需要增加额外的辅助测距装置等硬件设备，只需要图像信息来标定距离，解决无人机碰撞障碍物问题。有效节约成本且简便易用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于视觉的无人机防碰撞装置实施例结构示意图；
图2为本发明基于视觉的无人机防碰撞方法实施例流程图；
图3为本发明基于视觉的无人机防碰撞装置与无人机挂载通信示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明中技术方案作进一步详细的说明。
一种基于视觉的无人机防碰撞装置，如图1所示，包括：摄像模块11及检测模块12；
所述摄像模块在无分机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块；
所述检测模块包括：接收单元12-1、校验单元12-2及比对单元12-3；
所述接收单元接收摄像模块传输的图像；
所述校验单元提取图像的特征信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离，在根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
所述比对单元对比无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。检测模块根据摄像模块发送的图像，对障碍物进行实时检测。
假设无人机与障碍物之间的安全距离为M，实测距离为T，当T<M时，发出预警信号到控制模块。
所述的一种基于视觉的无人机防碰撞装置中，所述摄像模块由至少四个广角或超广角摄像头组成。所述的摄像模组能够在无人机飞行期间实时采集各个方向的图像，并传输至检测模块。
所述的一种基于视觉的无人机防碰撞装置中，还包括：
在无人机控制模块接收到检测模块发出的预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动的控制电路。
所述的任一基于视觉的无人机防碰撞装置中，还包括，所述装置通过通信模块与无人机通信。
所述的基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，所述装置固定挂载于无人机下方，或集成到无人机设备中。
本发明还提出一种基于视觉的无人机防碰撞方法，如图2所示，包括以下步骤：
S21：摄像模块实时采集各方向的图像信息，并传输到检测模块；
S22：检测模块接收图像信息，并提取图像特征信息；
S23：根据提取的图像信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离；
S24：根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
S25：判断无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。
所述的一种基于视觉的无人机防碰撞方法中，无人机控制模块收到预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动，当无人机向除该方向以外的任一方向移动后，则解锁无人机向该方向移动。
本发明还给出一种基于视觉的无人机防碰撞装置与无人机挂载通信示意图，如图3所示：
无人机上包含控制模块31、飞行驱动模块32、第二通信模块33；
防碰撞装置的摄像模块11实时采集各方向的图像信息，传输到检测模块12，检测模块对距离进行检测后，若发现小于安全距离，则通过通信模块13将预警信号发给无人机；无人机第二通信模块33获取到通信模块13发来的预警信号，将该预警信号传输给无人机控制模块31，无人机控制模块根据预警信息，产生相应控制指令，发送给飞行驱动模块32，实现对无人机防碰撞的控制。
在无人机飞行过程中，控制模块在接收到飞行控制指令时输出飞行控制信号至飞行驱动模块，飞行驱动模块根据飞行控制信号驱动无人机飞行；无人机控制模块在接收到预警信号后，输出继续朝向该方向的移动禁止指令至飞行驱动模块，控制无人机不再向发出预警方向移动，锁死该方向控制电路；此时，无人机控制模块向发出预警方向的继续前进操作指令被禁止，但不影响反方向或者其它方向的操作指令的执行。
本发明的优势在于，无人机挂载防碰撞装置能够实时控制无人机与障碍物的距离，控制无人机距离障碍物安全距离时停止朝向障碍物一侧移动，不需要对无人机飞行控制系统进行过多的调整，也不需要增加额外的辅助测距装置等硬件设备，只需要图像信息来标定距离，解决无人机碰撞障碍物问题。有效节约成本且简便易用。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (6)
1.一种基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，包括：摄像模块及检测模块；
所述摄像模块在无人机飞行期间实时采集各方向图像，并传输至检测模块；所述摄像模块包括至少四个摄像模组；
所述检测模块包括：接收单元、校验单元及比对单元；
所述接收单元接收摄像模块传输的图像；
所述校验单元提取图像的特征信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离，再根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
所述比对单元对比无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。
2.如权利要求1所述的一种基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路用于在无人机控制模块接收到检测模块发出的预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动。
3.如权利要求1或2所述的任一基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，所述装置通过通信模块与无人机通信。
4.如权利要求3所述的基于视觉的无人机防碰撞装置，其特征在于，所述装置固定挂载于无人机下方，或集成到无人机设备中。
5.一种基于视觉的无人机防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
摄像模块实时采集各方向的图像信息，并传输到检测模块；
检测模块接收图像信息，并提取图像特征信息；
根据提取的图像信息，通过几何关系投影，结合摄像机标定方法，根据摄像模组内部参数和外部参数计算出摄像模组到障碍物的最短距离；
根据无人机和摄像模组的固定关系，计算无人机到障碍物的最短距离；
判断无人机到障碍物的最短距离与预设安全距离的大小，若无人机到障碍物的最短距离小于预设安全距离，则向无人机的控制模块发出预警信号。
6.如权利要求5所述的一种基于视觉的无人机防碰撞方法，其特征在于，无人机控制模块收到预警信号后，向无人机飞行驱动模块发出禁止向该方向移动的指令，锁死无人机向该方向移动，当无人机向除该方向以外的任一方向移动后，则解锁无人机向该方向移动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 150016 Heilongjiang Province, Harbin City Economic Development Zone haping Road District Dalian road and Xingkai road junction Applicant after: HARBIN YISHE TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 150016 Heilongjiang City, Harbin province Daoli District, quiet street, unit 54, unit 2, layer 4, No. 3 Applicant before: HARBIN YISHE TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180320 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |