[发明专利]一种无人机视觉导航系统

权利要求书

1.一种无人机视觉导航系统，包括信号采集系统和航线规划系统，所述信号采集系统包括摄像机/相机和其他传感器，所述其他传感器包括红外传感器、GPS传感器和测高雷达，所述航线规划系统用于规划无人机巡检的飞行航线；其特征在于：航线规划系统包括区域分割单元、关键点提取单元、局部路径规划单元、全局路径规划单元、航线规划单元和目标识别单元；其中，区域分割单元用于将摄像机/相机的输入图像分割成多个子区域，计算每个子区域属性；关键点提取单元用于根据每个子区域的属性，计算每个子区域中的关键点，包括光伏板上的拐角点，显著边缘的点；局部路径规划单元用于根据每个子区域的属性及其关键点，计算出在每个子区域内的局部数据采集路径；全局路径规划单元用于根据每个子区域的属性及其关键点以及局部数据采集路径计算出在所有子区域内的全局数据采集路径；所述航线规划单元用于根据全局数据采集路径规划包括无人机巡检的飞行航线和起止点的粗航线；所述目标识别单元用于根据对摄像机/相机输入的图像的识别结果对无人机巡检的飞行路线进行精细航线控制；目标识别单元识别出的目标分布为单排或多排目标物，目标识别单元检测目标位置，尺寸和朝向角，并根据目标朝向角，调整云台相机倾角，根据目标位置调整当前飞行航线上侧向偏移量，根据目标尺寸调整当前飞行航向高度，控制无人机从航线起点飞行至航线终点，从而实现精细航线控制；所述精细航线控制包括：1)无人机飞至子区域航线起始点，目标识别单元接收摄像机/相机拍摄的图像和GPS传感器的地理位置信息，根据地理位置信息判断是否到达子区域；2)当到达子区域时，目标识别单元判断图像画面中巡检目标是否在摄像机/相机拍摄视野之内：a)如果不在视野之内，上升无人机的飞行高度，直至巡检目标位于摄像机/相机拍摄视野之内为止；b)当巡检目标在摄像机/相机拍摄视野之内，则检测图像中的巡检目标的位置、大小、倾角信息，根据巡检目标的上述信息调整无人机位置：选取合适飞机高度，以及前后左右调整移动飞机至合适的拍摄位置，保证目标进入画面中心，再根据目标大小调整合适的拍摄高度；所述区域分割单元将输入图像分割成多个子区域，计算每个子区域属性；所述区域分割单元对输入图像实施特征提取操作，生成图像特征；利用图像特征检测出图像中的子区域，并提取子区域在图像中的属性，包括位置、面积、主方向；根据子区域在图像中的属性，计算出子区域在其余传感器中的属性，包括红外传感器中的热度、GPS传感器中的物理位置；关键点提取单元根据每个子区域的属性计算每个子区域中的关键点，包括：利用子区域在图像中的属性，计算出图像关键点；利用子区域在其余传感器中的属性，计算出其余传感器关键点，包括红外传感器中的红外图谱中异常点、GPS传感器中图像关键点的物理位置；利用图像关键点与其余传感器关键点，优化图像关键点的位置；所述局部路径规划单元根据每个子区域的属性及其关键点计算出在每个子区域内的局部数据采集路径，包括：对每个子区域，初始化遍历该区域内关键点的路径；利用每个子区域的属性，优化遍历该区域内关键点的路径，输出在每个子区域内的局部数据采集路径；所述全局路径规划单元根据每个子区域的属性及其关键点以及局部路径，计算出在所有子区域内的全局数据采集路径，包括：利用每个子区域的属性及其关键点，初始化遍历所有子区域的路径；利用在每个子区域内的局部数据采集路径，优化遍历所有子区域的路径，输出在所有子区域内的全局数据采集路径；航线规划单元根据巡检要求结合全局数据采集路径规划无人机巡检的飞行航线和起止点。

2.一种无人机，其特征在于包括如权利要求1所述的无人机视觉导航系统。