[发明专利]空间可移动视觉传感器阵列系统及图像信息融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视觉传感器阵列系统及方法，特别地，涉及一种基于多微小型旋翼无人机的空间可移动视觉传感器阵列系统及图像信息融合方法。

背景技术

当今基于微小型旋翼无人机视觉系统的需求已经不再只是局限于单一视角的图像采集与处理，对于微小型旋翼无人机航拍的效果和效率都提出了更高的要求。针对这种情况，需要设计基于多微小型无人机的新型视觉系统。

微小型旋翼无人机具有自主飞行、自主降落、自主规划航迹的能力。

传统微小型旋翼无人机视觉系统特点如下：

1、一架微小型旋翼无人机执行图像采集任务，微小型旋翼无人机搭载1个摄像头；

2、采集视场较大的区域获取完整图像的方法是增加微小型旋翼无人机飞行高度，牺牲图像分辨率；

3、地图测绘的方法是1架微小型旋翼无人机搭载1个摄像头，采用图像逐行扫描的方式获得指定区域地图信息，对微小型旋翼无人机飞行时间与航向精度都有很高的要求。

基于1架微小型旋翼无人机搭载1个摄像头的视觉系统，不具有在保证图像分辨率的前提下获取较大视场图像的能力，不能并行地对目标区域进行视频采集实现地图测绘。

从目前的技术来看，基于无人机的视觉系统的研究更多的处于实验阶段，真正实际应用的较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种空间可移动视觉传感器阵列系统及图像信息融合方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种空间可移动视觉传感器阵列系统，它由多个视觉传感器节点、若干个第一级地面站和一个第二级地面站组成；三个视觉传感器节点组成一个组，与一个第一级地面站间通信采用无线方式通信，所有第一级地面站与第二级地面站采用有线以太网通信；其中，所述视觉传感器节点主要包括飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台、无线网卡和微小型旋翼无人机机体；所述飞行控制模块、飞行管理模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均固定在微小型旋翼无人机机体上，飞行控制模块、摄像头、数字传输电台和无线网卡均与飞行管理模块相连；视觉传感器节点通过数字传输电台发送飞行状态信息给第一级地面站，从第一级地面站接收指令；通过无线网卡发送图像数据到第一级地面站；所述第一级地面站和第二级地面站均为计算机。

进一步地，所述飞行控制模块包括DSP、FPGA、惯性器件、GPS接收器、高度传感器和空速传感器；其中，所述GPS接收器、高度传感器和空速传感器均与FPGA相连，FPGA与DSP相连，惯性器件与DSP相连。

一种在上述系统上实现的实时图像信息融合方法，主要包括以下步骤：

（1）视觉传感器阵列初始化：包括视觉传感器阵列编队、视觉传感器节点层次结构构造、视觉传感器节点自主飞行到指定位置；

（2）视觉传感器节点采集图像：包括视觉传感器节点接收图像采集指令、图像采集保存与下传；

（3）图像信息融合：包括第一级地面站初步图像信息融合、第二级地面站进一步图像信息融合。

本发明的有益效果是，本发明突破传统的一机一摄像头航拍的方式，提出多微小型旋翼无人机视觉传感器阵列的系统构架，对多微小型旋翼无人机获得的图像信息进行实时融合，提高了航拍的效果、效率。本发明中微小型旋翼无人机飞行编队方式是基于图像信息融合方法特点提出的等边三角形阵列飞行编队，能够实现大视场视觉覆盖，具有实时监听异常的功能，并及时对异常进行处理，系统具有较好鲁棒性。本发明应用于需要对特定区域做高效、高质量航拍与即时图像显示的场合。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明基于多无人机的空间可移动视觉传感器阵列系统的结构框图；

图2是视觉传感器节点结构连接图；

图3是视觉传感器节点自主飞行实时控制模块的流程框架图；

图4是视觉传感器节点飞行管理模块的流程框架图；

图5是视觉传感器节点的图像采集模块的流程框架图；

图6是实时图像信息融合算法流程框架图；

图7是视觉传感器节点编队流程框架图；

图8是视觉传感器阵列编队流程示意图；

图9是视觉传感器阵列示意图。

具体实施方式