[实用新型]戈壁区域道路空中识别系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及道路定位领域，尤其涉及一种戈壁区域道路空中识别系统。

背景技术

戈壁是荒漠的一个类型，即地势起伏平缓、地面覆盖大片砾石的荒漠，来自蒙古语。地面因细纱已被风刮走，剩下砾石铺盖，因而有砾石质荒漠和石质荒漠的区别，蒙古语称砾石质荒漠为戈壁。在戈壁区域内尽是沙子和石块，地面上缺水，植物稀少。

在道路绘制部门的日常道路绘制工作中，较为简单的是城市道路的定位和路线绘制，因为城市道路具有道路与城市背景边缘界限明显的典型特征，因此使用卫星遥感即可有效提取相关道路信息，而对于戈壁地区的道路绘制，由于地形复杂，道路与戈壁背景的边缘界限模糊，一些道路不是路政部门建设的，而是当地居民修葺的土路，甚至是过往车辆长期碾压而形成的不规则路线，这时再使用卫星遥感的方式进行道路测量，其精度满足不了要求，而通过现场勘测的手段去进行道路测量，其实时性和效率又太差。

因此，需要一种新的戈壁区域道路识别的技术方案，能够针对复杂地貌的戈壁区域，有针对性地制定特定的识别机制和识别平台，从而快速、精确地完成对戈壁区域道路的测量和定位。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种戈壁区域道路空中识别系统，在识别平台方面，基于无人机搭建识别平台，利用无人机灵活、全面的特点，提高本实用新型识别系统的识别高效性和实时性，同时，为了精确获取戈壁区域道路的相关信息，在识别机制上对各个图像处理设备的处理顺序和处理内容进行定制，以提高本实用新型识别系统的识别精度。

根据本实用新型的一方面，提供了一种戈壁区域道路空中识别系统，所述空中识别系统搭载在无人机上，包括北斗星定位器、高度传感设备、航拍摄像机、道路识别设备和数字信号处理器DSP，所述DSP与所述北斗星定位器、所述高度传感设备、所述航拍摄像机和所述道路识别设备分别连接，基于所述北斗星定位器输出的实时定位数据和所述高度传感设备输出的实时高度确定是否启动所述航拍摄像机和所述道路识别设备以实现对所述戈壁区域的道路空中识别。

更具体地，在所述戈壁区域道路空中识别系统中，还包括：无人机驱动设备，用于在所述DSP的控制下驱动所述无人机飞往所述戈壁区域正上方位置；静态存储器，用于预先存储戈壁区域道路R通道范围、戈壁区域道路G通道范围、戈壁区域道路B通道范围，所述戈壁区域道路R通道范围、所述戈壁区域道路G通道范围和所述戈壁区域道路B通道范围用于将RGB图像中的戈壁区域道路与RGB图像背景分离，还用于预先存储预设高度范围、预设气压高度权重和预设超声波高度权重；无线收发机，与远端的戈壁区域道路绘制平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述戈壁区域道路绘制平台发送的飞行控制指令，所述飞行控制指令中包括所述戈壁区域正上方位置对应的目的北斗星数据和目的拍摄高度；所述北斗星定位器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；所述高度传感设备与所述静态存储器连接，包括气压高度传感器、超声波高度传感器和主控制器；所述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；所述超声波高度传感器包括超声波发射机、超声波接收机和单片机，所述单片机与所述超声波发射机和所述超声波接收机分别连接，所述超声波发射机向地面发射超声波，所述超声波接收机接收地面反射的超声波，所述单片机根据所述超声波发射机的发射时间、所述超声波接收机的接收时间和超声波传播速度计算无人机的实时超声波高度；所述主控制器与所述气压高度传感器、所述超声波高度传感器和所述静态存储器分别连接，当所述实时气压高度和所述实时超声波高度的差在所述预设高度范围时，基于所述预设气压高度权重、所述预设超声波高度权重、所述实时气压高度和所述实时超声波高度计算并输出所述实时高度，当所述实时气压高度和所述实时超声波高度的差不在所述预设高度范围时，输出高度检测失败信号；所述航拍摄像机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，用于对所述戈壁区域拍摄以获得戈壁区域图像；所述道路识别设备与所述静态存储器和所述航拍摄像机分别连接，包括色彩空间转换子设备、直方图均衡化子设备、图像分离子设备、小波滤波子设备和最小二乘拟合子设备，所述色彩空间转换子设备与所述航拍摄像机连接，用于对所述戈壁区域图像执行RGB色彩空间转换，获得戈壁区域RGB图像；所述直方图均衡化子设备与所述色彩空间转换子设备连接，对所述戈壁区域RGB图像执行基于直方图均衡化的图像增强处理，以获得道路与背景对比度增强的增强图像；所述图像分离子设备与所述静态存储器和所述直方图均衡化子设备分别连接，计算所述增强图像中每一个像素的R通道值、G通道值和B通道值，当某一像素的R通道值在所述戈壁区域道路R通道范围内、G通道值在所述戈壁区域道路G通道范围内且B通道值在所述戈壁区域道路B通道范围内时，将其确定为道路像素，将所述增强图像中所有道路像素组合以形成道路子图像；所述小波滤波子设备与所述图像分离子设备连接，基于哈尔小波滤波器对所述道路子图像执行滤波处理，以获得滤除噪声像素的滤波道路子图像；所述最小二乘拟合子设备与所述小波滤波子设备连接，基于最小二乘拟合算法对所述滤波道路子图像执行拟合处理以确定道路曲线，所述道路曲线为与所述滤波道路子图像中所有像素的距离平方和最小的一条曲线；所述DSP与所述无人机驱动设备、所述无线收发机、所述北斗星定位器、所述高度传感设备、所述航拍摄像机和所述道路识别设备分别连接，接收所述无线收发机转发的飞行控制指令，对所述飞行控制指令解析以获得所述戈壁区域正上方位置对应的目的北斗星数据和目的拍摄高度，控制所述无人机驱动设备以驱动所述无人机飞往所述戈壁区域正上方位置，在所述实时高度与所述目的拍摄高度匹配且所述实时定位数据与所述目的北斗星数据匹配时，进入道路识别模式，在所述实时高度与所述目的拍摄高度不匹配或所述实时定位数据与所述目的北斗星数据不匹配时，进入戈壁区域寻找模式，在接收到所述高度检测失败信号时，进入故障自检测模式；其中，所述DSP在所述道路识别模式中，启动所述航拍摄像机和所述道路识别设备，接收所述戈壁区域图像和所述道路曲线，确定所述道路曲线在所述戈壁区域图像中的相对位置，基于所述相对位置、所述实时定位数据和所述实时高度确定所述道路曲线的定位信息，所述道路曲线的定位信息包括所述道路曲线的起点的定位信息和所述道路曲线的终点的定位信息；所述无线收发机接收所述道路曲线以及所述道路曲线的定位信息，并将所述道路曲线以及所述道路曲线的定位信息无线发送给所述戈壁区域道路绘制平台。