本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無人機避讓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機不僅在工業(yè)大量應(yīng)用，軍事、民用、研究等多方面都有涉及。由于任務(wù)的復(fù)雜性，無人機在飛行過程中不可避免要避讓障礙物，無人機避讓的方式有很多種，常見的技術(shù)有超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)、激光定位技術(shù)。各種技術(shù)間都有各自優(yōu)缺點，如超聲波技術(shù)，有一定的距離限制，同時對反射物的表面反射能力有一定要求。紅外技術(shù)接收范圍小，障礙物的溫度對測量也有一定影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無人機避讓系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有無人機避讓系統(tǒng)中的缺陷。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種無人機避讓系統(tǒng)，包括處理器、深度攝像頭、人際交互單元和三維經(jīng)驗庫，

深度攝像頭，用于從不同角度獲取障礙物的圖像，

三維經(jīng)驗庫用于保存三維圖像信息，通過三維經(jīng)驗庫，記錄各種障礙物的色彩深度信息、尺寸和安全距離信息，提供處理器獲取信息后的查詢和匹配功能，

處理器用于對圖像的深度計算，

人機交互單元，用于增加三維數(shù)據(jù)的屬性，通過對設(shè)定距離范圍內(nèi)的障礙物進行屬性編輯，確定障礙物的安全距離并存入三維經(jīng)驗庫，屬性記錄有物象正面尺寸、顏色深度、像素點數(shù)和安全距離。

系統(tǒng)通過對障礙物的色彩深度計算，獲取障礙物的邊緣信息，計算出障礙物的三維物理尺寸，通過對圖像像素的計算以及三維經(jīng)驗庫，獲取到障礙物的距離、大小信息。

所述的人機交互單元，使用麥克風作為輸入源，通過聲音解析，對接收到的目標障礙物進行屬性添加，存入三維經(jīng)驗庫。

無人機到物體的距離通過公式獲取，

公式中S表示到障礙物的距離，H為攝像頭的高度，K₁和K₂表示常數(shù)，β表示物點和光軸夾角，h表示成像平面的高度，F(xiàn)表示焦距。

處理器對障礙物的處理包括以下步驟：

步驟1，通過深度攝像頭獲取圖像色域色調(diào)以及飽和度；

步驟2，選取可獲取范圍圖像的最大像素區(qū)域作為參考色調(diào)；

步驟3，根據(jù)參考色調(diào)分割圖像的色域區(qū)間；

步驟4，通過閾值判斷色域區(qū)差值最大區(qū)，將差值區(qū)域作為障礙物和可通過區(qū)的分界區(qū)；

步驟5，通過確定障礙物，測量其三維空間中的數(shù)據(jù)，計算幾何中心位置和相關(guān)的偏移數(shù)據(jù)；

步驟6，調(diào)用三維經(jīng)驗庫，查詢得到相似數(shù)據(jù)，最終獲取安全避讓空間。

系統(tǒng)獲取到障礙物的三維信息，以及該障礙物的色彩深度信息，通過三維經(jīng)驗庫，首先通過物象中心和關(guān)鍵三維尺寸，查詢經(jīng)驗庫中是否滿足條件的信息，如有相似度超過一定閾值，則認為就是經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛶熘械奈矬w信息，獲得距離該物的安全距離，并進行合理避讓。

其中的安全距離設(shè)置有兩種方式進行輸入，

一種通過系統(tǒng)的人機交互單元，即當無人機靠近某一物體時，通過人機交互獲得不能進一步靠近的指令，將此時的距離記錄并保存到三維經(jīng)驗庫中，

另一種通過預(yù)設(shè)閾值，即對應(yīng)于三維經(jīng)驗庫中的不同物進行閾值設(shè)置，當物距接近該閾值時，無人機進行轉(zhuǎn)向避讓操作。

進一步的，無人機對于接近物體的距離測量采用TOF(Time of Flight)紅外光電測距，包括一個紅外線發(fā)射器和一個紅外接收器，

這里D表示物體到無人機的距離，f_mod表示調(diào)制頻率，表示發(fā)射和返回信號間的相位差，C表示光速。

本發(fā)明通過圖像采集技術(shù)，采用接近人工智能的方法，使得無人機具備了全面的避讓障礙物的能力，是無人機技術(shù)發(fā)展的一次飛躍。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2本發(fā)明系統(tǒng)軟件工作流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明涉及到的是一種基于三維模型的避讓系統(tǒng)，以下實例通過結(jié)合無人飛機的避讓系統(tǒng)作為實施例，進一步闡述發(fā)明內(nèi)容。

無人機的最新研究已經(jīng)展示了其自動避讓技術(shù)，通過多個3D攝像頭，可以探測地理環(huán)境和位置信息。如圖1所示，本發(fā)明的基于三維經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷谋茏屜到y(tǒng)包括了2個或以上的色彩深度攝像頭，視覺處理單元和人機交互單元。攝像頭安裝于無人機上，通過導(dǎo)線和視覺處理器連接。

三維經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭饕涗浫粘３Ｒ娢矬w的三維態(tài)信息，包括色彩信息，對應(yīng)的像素點信息，安全距離信息。當無人機工作時，攝像頭記錄有效距離內(nèi)的各種障礙物，通過邊緣計算獲取物體的三維信息，假設(shè)，獲取到一物體的三維信息，以及該物的色彩深度信息，通過三維經(jīng)驗庫，首先通過物象中心和關(guān)鍵三維尺寸，查詢經(jīng)驗庫中是否滿足條件的信息，如有相似度超過一定閾值，則認為就是經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛶熘械奈矬w信息，獲得距離該物的安全距離，并進行合理避讓。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

其中的安全距離設(shè)置有兩種方式進行輸入。一種通過系統(tǒng)的人機交互單元。即當無人機靠近某一物體時，通過人機交互獲得不能進一步靠近的指令，將此時的距離記錄并保存到經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛶熘?。另一種通過預(yù)設(shè)閾值，即對應(yīng)于經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛶熘械牟煌镞M行閾值設(shè)置，當物距接近該閾值時，無人機進行轉(zhuǎn)向避讓操作。

其中的視覺處理單元對障礙物的處理主要通過以下方式實現(xiàn)：

步驟1，通過深度攝像頭獲取圖像色域色調(diào)以及飽和度。

步驟2，選取可獲取范圍圖像的最大像素區(qū)域作為參考色調(diào)。

步驟3，根據(jù)參考色調(diào)分割圖像的色域區(qū)間。

步驟4，通過閾值判斷色域區(qū)差值最大區(qū)，將差值區(qū)域作為障礙物和可通過區(qū)的分界區(qū)。

步驟5，通過確定障礙物，測量其三維空間中的數(shù)據(jù)，計算幾何中心位置和相關(guān)的偏移數(shù)據(jù)。

步驟6，調(diào)用經(jīng)驗庫，查詢得到相似數(shù)據(jù)，最終獲取安全避讓空間。

當安全距離需要修正時，通過人機接口，如聲控發(fā)出靠近的指令，那么無人機通過距離控制飛行速度，并逐步按照指令靠近障礙物。如聲控發(fā)出避讓指令，那么按指令進行調(diào)整飛行方向，并更新經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛶?，在面對相同障礙物時以更新后的安全距離進行避讓。