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专利号: 2022104805184
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:各模块通电自检,对无人机模块、云台相机模块、NUC、自组网模块和地面站模块通电自检;

步骤2:集初始航点,飞控模块生成各航点信息;

步骤3:地面站控制各无人机起飞至初始航点悬停并调整姿态;

步骤4:当涌潮进入云台相机视野范围内,无人机切换至涌潮摄影模式,利用云台相机模块进行涌潮图像采集,并实时传输至NUC模块;

步骤5:NUC模块运行涌潮拼接算法,对涌潮图像进行同步拼接;

步骤6:NUC模块运行跟踪算法,实时保持动态涌潮跟踪;

步骤7:每间隔给定的距离,飞控模块给云台相机模块发送拍照指令,重复步骤4‑步骤

6;

步骤8:任务完成,各无人机返航;

所述涌潮拼接算法具体步骤如下:

1‑1:首先加载图像,运用中值滤波消除图像中的噪声,为后面图像配准做好基础;

1‑2:然后采用基于不变量的SIFT算法进行图像配准,建立DOG尺度空间,提取尺度空间中的关键点,生成基准图和待配准图的特征点描述子;

1‑3:再采用暴力匹配方法进行涌潮特征点匹配,计算某一个特征点描述子与其他所有特征点描述子之间的距离,再将得到的距离进行排序,取距离最近的一个作为匹配点,通过对所有匹配集合的距离进行排序,选取距离最近的50个作为匹配点集;

1‑4:采用RANSAC算法来消除匹配过程中特征点的误匹配;

1‑5:最后采用像素间距离加权的方法对拼接的图像进行融合,消除拼接的图像序列之间存在的曝光差异等问题,提高全景图像的质量;

所述步骤6的具体步骤为:NUC模块运行涌潮跟踪算法,计算出涌潮当前的行进速度,而后反馈给飞控系统来智能地调整无人机飞行速度,以保证无人机始终处于涌潮正上方,最终实现多无人机的涌潮智能跟踪观测。

2.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤1的具体步骤为:打开飞行器,用移动设备连接APP,进入图传界面,点击图传界面的顶部进入飞行器状态列表,可以看到模块自检和该飞行器各个模块的状态,重点检查模块自检、指南针、IMU、电调状态、云台状态是否异常。

3.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤2的具体步骤为:将初始坐标、期望航向、期望距离和无人机数量通过地面站节点发送至自组网模块,再由自组网模块分发至所有无人机节点,各无人机节点的飞控模块运行航点生成算法生成航点信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤3的具体步骤为:在涌潮来临之前,通过地面站模块向自组网模块发送“起飞”控制命令,各无人机节点将根据生成的航点信息,依次飞往任务起始点江面上方悬停等待,并调整无人机姿态以及控制云台相机模块的三轴航拍角度。

5.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤4的具体步骤为:打开无人机搭载的云台相机,等待涌潮到来,当涌潮进入云台相机视野范围内时,地面站将无人机飞行模式切换至涌潮摄影模式,云台相机模块在摄影模式下进行涌潮图像采集,并实时将采集到的涌潮图像传输至NUC模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤5的具体步骤为:NUC模块运行涌潮拼接算法,将各无人机采集的沿涌潮宽度方向的涌潮图像进行同步拼接。

7.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述涌潮跟踪算法具体步骤如下:

7‑1:首先对拼接后的涌潮图像进行灰度化处理,然后运用中值滤波消除图像中的噪声,再运用边缘检测算法得到二值图像,再对二值图像进行边缘膨胀,最后通过findContours函数提取图像的轮廓信息,筛选出面积最大的轮廓即为所需要得到的涌潮潮头的轮廓,将所述涌潮潮头的轮廓像素点设为255,即为白色,其余地方像素点设为0,即为黑色;

7‑2:计算涌潮行进速度,涌潮行进速度的计算公式如下:

V=ΔX/Δt*GSD

式中,ΔX为轴方向上的像素点的位移差,Δt为拍摄两张图片的时间差,GSD为影像的地面分辨率,假设涌潮是朝着X轴方向推进;

7‑3:将涌潮行进速度发送至飞控模块,经过飞控算法处理后输出控制信号控制无人机实现涌潮跟踪。

8.根据权利要求1所述的一种基于多无人机的涌潮潮头平面形态检测方法,其特征在于,所述步骤8的具体步骤为:当检测任务完成时,通过地面站发送“返航”控制指令,所有无人机依次自主返航至起飞点,任务结束。