[发明专利]一种用于无人机的河道线检测系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种河道线检测系统与方法，尤其涉及一种适用于无人机配送的电子装置以及在这个电子装置上搭载的河道线检测的系统及方法，属于无人机配送技术领域。

背景技术

无人机是现代的新兴产业，应用于各种领域。从军用到民用，从平原到山区，从陆路到水路，无人机可以完成很多人类难以完成甚至不可能完成的任务。这就使得无人机应用行业得到了前所未有的发展。

无人机在农业方面的应用主要体现在植保方面，无论是病虫害的筛查，还是为农作物喷药，都有很多的公司工厂在发展这方面的应用。而在河流方面，无人机的应用还有很大的空缺。

在专利基于偏度分析的黄河主溜线检测方法(申请号201010292860.9)中，使用了Canny边缘检测算法检测河道线，然后对河水进行分段检测。该专利的主要研究对象是河水，只是对河岸线进行了粗提取，将边缘检测的结果存入数组，用来确定图像处理时的敏感区域。该方法由于只能对河道线进行粗提取，当需要细致的河岸信息时，该方法就不能达到要求了。

在专利基于无人机网络的河道巡航系统与巡航方法(申请号201610333740.6)中，无人机使用GPS进行定位，按照给定好的路线巡航，并将图像采集装置采集到的河岸的图像回传给地面站。首先，该方法使用GPS进行定位，由于GPS等导航系统存在较大误差，所以该方法不能实现无人机始终飞行于河道中央；其二，该方法中，无人机的飞行轨迹是预先设定好的，不能根据河道情况进行实时调整；其三，该方法中，只有无人机单方向的向地面站传输数据，没有地面站与无人机的交互。

发明内容

为了完成无人机河道巡航检测系统，本发明提供了一种河道线检测方法以及实现地面站与无人机之间数据交互的系统。系统实现分为两种，一种是依靠无人机与地面站进行交互控制的模式，另一种是仅依靠无人机进行控制输出的模式，两种模式是并列的技术方案。

本发明采用的技术方案为一种用于无人机的河道线检测系统，本系统有两种形式：第一种形式是无人机将图像传输至地面站，由地面站进行图像处理工作，地面站再将处理结果通过数据传输装置，回传给无人机的飞控，从而完成功能；第二种形式是在无人机上加设一块图像处理芯片(DSP芯片)，由无人机完成图像采集、处理、数据交互工作。

第一种形式的系统包括无人机10A、数据传输模块20A、图像传输模块30A和地面站40A，无人机10A通过数据传输模块20A与地面站40A进行交互，地面站40A通过图像传输模块30A与无人机10A进行交互。

无人机10A包括飞行控制模块11A和图像采集模块12A，飞行控制模块11A与数据传输模块20A相交互，图像采集模块12A与图像传输模块30A相交互；飞行控制模块11A的作用是控制无人机飞行姿态，图像采集模块12A的作用是通过摄像头采集图像。

数据传输模块20A的作用是将地面站所产生的参数通过射频无线通信得到方式发送给无人机的飞行控制模块11A。

图像传输模块30A的作用是将无人机图像采集模块12A采集到的图像传输给地面站40A，地面站40A即为PC端。

地面站40A包括图像处理模块42A和参数计算模块41A，参数计算模块41A与数据传输模块20A相交互，图像处理模块42A与图像传输模块30A相交互；参数计算模块41A的作用是根据图像处理后的图像计算河道中心坐标，以及无人机的偏差值。图像处理模块42A的作用是处理图像传输模块回传的图像数据，确定河道线的位置。

由无人机10A架设的图像采集模块12A对河道图像进行采集，获取原始图像R，然后通过图像传输模块30A将采集到的图像R发送到地面站40A。再由地面站的图像处理模块42A对图像R进行图像处理操作，然后将处理后的图像在参数计算模块41A中进行无人机偏差值的计算。最后由数据传输模块20A将无人机偏差值的数据回传到无人机10A的飞行控制模块11A，该模块中的算法根据返回值调整无人机飞行姿态，从而完成无人机自动调整至河道中心的功能。

一种用于无人机的河道线检测方法，该方法的实施流程如下：

S1、从地面站接收端40A接收到无人机回传的原始图像R，图像宽度为W，图像高度为H，对图像进行二值化处理得到二值化图像R1；

S2、针对上述二值化图像R1进行边缘检测处理；边缘检测处理使用Canny或LOG等方法，Canny边缘检测的具体操作如下：

S2.1、将二值化图像R1与高斯平滑滤波器进行卷积；

S[i,j]＝G[i,j；σ]*I[i,j](1)