基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统。
【背景技术】
[0002]无人机(unmanned aerial vehicle或drone)，是无人驾驶飞机的简称，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。
[0003]无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。20世纪20年代最早出现，当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲，这个术语可以描述从风筝，无线电遥控飞机，到V-1飞弹从发展来的巡航导弹，但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。
[0004]无人机用途广泛，成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。侦察机用于完成战场侦察和监视、定位校射、毁伤评估、电子战等；也可民用，如边境巡逻、核辐射探测、航空摄影、航空探矿、灾情监视、交通巡逻、治安监控等。靶机可作为火炮、导弹的靶标。
[0005]无人机虽然应用广泛，但比起起飞阶段，其降落是一个难题，尤其在寻找合适地貌的着陆点方面一直缺乏精确的合适地貌特征数据，无法对合适地貌的着陆点进行准确定位以方便无人机的降落。本发明搭建了一种基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统，能够在航拍图像中找到合适降落的地貌区域，并对地貌区域进行定位，以及基于定位数据驱动无人机飞赴所述选择的地貌区域，在提高无人机降落的安全性的同时，减少了远端的人工干预。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统，以超高清航拍设备拍摄到无人机的机身下方图像，通过无线通信技术获得秘密保藏的各种地貌特征数据，采用着陆区域搜索设备对所述机身下方图像进行图像处理以搜索到合适地貌区域，并根据北斗星定位设备、无线电高度传感器和气压高度传感器的测量结果对合适地貌区域进行精确定位。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统，所述搜索系统设置在无人机上，包括航拍摄像设备、着陆区域搜索设备和主控设备，所述航拍摄像设备用于对无人机机身下方进行图像采集，以获得机身下方图像，所述着陆区域搜索设备与所述航拍摄像设备连接，用于对所述机身下方图像进行图像处理，以在所述机身下方图像中搜索适合着陆的地貌类型所对应的着陆区域，所述主控设备与所述着陆区域搜索设备连接，用于将所述着陆区域对应的着陆位置的信息发送给无人机驱动设备以驱动所述无人机在所述着陆位置处着陆。
[0008]更具体地，在所述基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统中，还包括:北斗星定位设备，连接北斗星导航卫星，用于接收无人机所在位置的实时定位数据；无线电高度传感器，包括无线电发射机、无线电接收机和AT89C51单片机，所述AT89C51单片机与所述无线电发射机和所述无线电接收机分别连接，所述无线电发射机向地面发射无线电波，所述无线电接收机接收地面反射的无线电波，所述AT89C51单片机根据所述无线电发射机的发射时间、所述无线电接收机的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的实时无线电高度，所述无线电波传播速度为光速；气压高度传感器，用于根据无人机附近的气压变化，检测无人机所在位置的实时气压高度；无线通讯接口，与远端的无人机飞行控制平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述无人机飞行控制平台发送的各种地貌对应的特征向量、高度差阈值、无线电高度权重和气压高度权重，还用于将复合图像发送给所述无人机飞行控制平台；移动硬盘，用于在所述主控设备的控制下，接收并存储各种地貌对应的特征向量、高度差阈值、无线电高度权重和气压高度权重，所述移动硬盘还预先存储了分割数量查找表和各种地貌用于着陆的适宜度，所述图像分割数量查找表以图像数据量等级为索引，存储了每一等级的图像数据量对应的图像分割数量，图像数据量等级越高，图像分割数量越多；所述航拍摄像设备为线阵数码航空摄影机，包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和成像电子单元，用于对无人机机身下方进行图像采集，以获得机身下方图像，所述机身下方图像的分辨率为3840X2160 ;所述着陆区域搜索设备与所述航拍摄像设备和所述移动硬盘分别连接，包括图像预处理子设备、图像分割子设备和图像搜索子设备；所述图像预处理子设备与所述航拍摄像设备连接，用于对所述机身下方图像依次进行对比度增强和小波滤波处理，获得滤波图像；所述图像分割子设备与所述图像预处理子设备和所述移动硬盘分别连接，对所述滤波图像估算进行MPEG-4压缩编码后的压缩图像数据量对应的图像数据量等级，以所述对应的图像数据量等级为索引，在所述图像分割数量查找表查找对应的图像分割数量作为目标图像分割数量，基于所述目标图像分割数量对所述滤波图像进行均分，以获得多个滤波细分图像；所述图像搜索子设备与所述图像分割子设备和所述移动硬盘分别连接，对每一个滤波细分图像进行Contourlet变换，获得九个子图，所述九个子图包括一个低频子图和八个高频子图，对所述九个子图的每一个子图提取Hu的七个不变矩，以获得六十三个不变矩，将所述六十三个不变矩进行排列以组成向量形式，获得每一个滤波细分图像的特征向量，将每一个滤波细分图像的特征向量与各种地貌对应的特征向量进行逐一匹配，以确定每一个滤波细分图像对应的地貌，在多个滤波细分图像对应的地貌中选择用于着陆的适宜度最高的地貌，并根据选择到的地貌所对应的一个或多个滤波细分图像在所述滤波图像中的相对位置确定所述机身下方图像中的着陆区域；所述主控设备与所述航拍摄像设备、所述着陆区域搜索设备、所述北斗星定位设备、所述无线电高度传感器、所述气压高度传感器、所述无线通讯接口和所述移动硬盘分别连接，在所述搜索系统启动时，自动通过所述无线通讯接口向所述无人机飞行控制平台发送数据请求，以接收所述无人机飞行控制平台发送的各种地貌对应的特征向量、高度差阈值、无线电高度权重和气压高度权重并存储到所述移动硬盘，接收所述实时气压高度和所述实时无线电高度，在所述实时气压高度和所述实时无线电高度之差大于所述高度差阈值时，发出高度测量有误信号，当所述实时气压高度和所述实时无线电高度之差小于等于所述高度差阈值时，基于所述实时气压高度、所述实时无线电高度、所述无线电高度权重和所述气压高度权重计算实时高度，将所述实时高度和实时定位数据复合到所述机身下方图像的缩略图上以获得复合图像，将所述复合图像发送给所述无线通讯接口，所述主控设备还根据所述实时定位数据、所述实时高度和所述机身下方图像中的着陆区域确定所述着陆区域对应的着陆位置的信息，并将所述着陆位置的信息发送给无人机驱动设备以驱动所述无人机在所述着陆位置处着陆，所述着陆位置的信息包括所述着陆位置长度、所述着陆位置宽度以及所述着陆位置的北斗星定位数据；其中，每一种地貌对应的特征向量的获得过程如下:对每一种地貌的基准图像进行Contourlet变换，获得九个子图，所述九个子图包括一个低频子图和八个高频子图，对所述九个子图的每一个子图提取Hu的七个不变矩，以获得六十三个不变矩，将所述六十三个不变矩进行排列以组成向量形式，获得每一种地貌对应的特征向量。
[0009]更具体地，在所述基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统中，所述航拍摄像设备的成像电子单元为CMOS视觉传感器，所述航拍摄像设备的滤镜为紫外线滤光镜。
[0010]更具体地，在所述基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统中，将所述图像预处理子设备、所述图像分割子设备和所述图像搜索子设备集成在一块集成电路板上。
[0011]更具体地，在所述基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统中，所述无线电高度传感器和所述气压高度传感器在接收到所述高度测量有误信号时，启动各自的自检操作。
【附图说明】
[0012]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0013]图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统的结构方框图。
【具体实施方式】
[0014]下面将参照附图对本发明的基于图像处理的无人机着陆位置搜索系统的实施方案进行详细说明。
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