[发明专利]一种无人机电缆隧道巡检飞行方法

权利要求书

1.一种无人机电缆隧道巡检飞行方法，其特征在于：包括循线飞行，所述循线飞行包括以下步骤：

1)在电缆隧道中部人行道的中间设置引导线，所述引导导线的颜色为与电缆隧道周围环境对比度明显的高亮颜色；

2)无人机通过摄像头采集飞行前方的人行道图像，并对获取的图像提取感兴趣区域；

3)将提取的感兴趣区域图像以RGB模型存储，然后将其转换到HSV色彩空间，再根据引导线的颜色特征来提取引导线的走向，将引导线颜色区域像素置为255，其他区域置为0，从而实现图像二值化；

4)对步骤3)得到的二值化图像进行去噪处理；

5)以去燥后的二值化图像的横向作为x轴，纵向中心线作为y轴，并对去燥后的二值化图像从第一行开始，采用每隔十行扫描一次的方式，对扫描到的行分别再从该行左右两个方向扫描像素值为255的像素坐标并记录下来，并对该行左右两侧最边处的两像素坐标求平均值得到中间点坐标，然后对所有提取到的中间点坐标用进行最小二乘法拟合直线，求得直线的点斜式即y＝kx+b,通过计算直线的斜率k即得到引导线相对于y轴的夹角，因无人机处在y轴上，因此引导线相对于y轴的夹角即为无人机下一时刻的偏航角，并通过计算直线的中心点处坐标与图像中心点处坐标在x轴方向的坐标差得到无人机相对于引导线的左右偏移距离，最后飞行控制器根据偏航角与左右方向的偏移距离控制无人机下一时刻的位姿。

2.根据权利要求1所述的无人机电缆隧道巡检飞行方法，其特征在于：还包括采用设置于无人机上的烟雾传感器检测电缆隧道内的烟雾，在检测到电缆隧道内有烟雾时，对步骤2)摄像头采集到的人行道图像先用Retinex算法进行去烟雾处理，并根据去烟雾处理后的图像亮暗度进行锐化处理，然后再进行感兴趣区域提取。

3.根据权利要求1所述的无人机电缆隧道巡检飞行方法，其特征在于：还包括避障飞行，所述越障飞行包括以下步骤：

a)通过设置在无人机其前端、上方、以及左右的超声波传感器采集飞行前方障碍物信息，并对采集到的数据进行均值滤波，再求出各超声波传感器检测数据的平均值，根据该平均值判断障碍物是否在飞行的安全距离内；并通过设置在无人机前端的单目摄像机采集障碍物的图像；

b)对在安全距离内的障碍物，检测单目摄像机采集的该障碍物图像的信息熵，图像的一元灰度熵表示图像中灰度分布的聚集特征所包含的信息量，熵值小，代表图像中包含的信息量小，则认为图像灰度较均匀，图像中不包含障碍物；反之，图像中灰度变化大，则认为图像中有障碍物；令Pi表示图像中灰度值为i的像素所占的比例，则定义灰度图像的一元灰度熵为：

将图像的一元灰度熵与设定的阈值进行比较，若图像的一元灰度熵小于阈值时，则判定障碍物是电缆隧道墙壁；若图像信息熵大于阈值，则认为是其它障碍物；所述阈值通过现场多组实验计算得到；

若判断障碍物为墙壁，则根据左、右超声波传感器检测数据来调整无人机的位姿实现越障；

若判断障碍物为其它障碍物，则通过升降方式来实现越障，并越过障碍物后再升降到原来的高度继续循线飞行。

4.根据权利要求1所述的无人机电缆隧道巡检飞行方法，其特征在于：所述步骤2)中摄像头的最大视场角为60度，摄像头的焦距f为3.7×10^-3m，相机的像素大小μ为3.0×10^-6米，相摄像头与人行道的垂直距离为1米，摄像头的最大测量距离为5米，

则垂直方向上的感兴趣区域的长度L为：

L＝30.60×μ-(1/5)*f

因为针孔相机模型成的像为倒立的像，则感兴趣区域占整个图像的比例w为：

W＝L/(720*μ)≈0.20

在垂直方向上，裁剪从图像底部到行数为240的区域作为感兴趣区域，将其他部分作为无关部分舍弃；在水平方向上将全部列数作为感兴趣区域保留。