CN106843264A - 无人机的室内巡航方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无人机的室内巡航方法和***，所述方法包括在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证；对无人机的前后左右下五个方向的图像进行处理，提取图像的特征值；对无人机的前后左右四个方向的测距数据和图像的特征值合成无人机的坐标；按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，查找无人机当前位置的坐标；计算合成的坐标与查找出的坐标的偏差，如果偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。本发明的室内巡航方案，能够在巡航过程中对无人机进行定位以验证飞行路线是否正确。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术，更具体地，涉及无人机的室内巡航方法和无人机的室内巡航***。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是不载人的飞行设备。从技术角度可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。
无人机的应用越来越广泛，例如可以将无人机应用于对室内环境的安全监控：控制无人机在室内巡航，用户通过网络查看无人机机身上的摄像头拍摄的图像，就可以得知室内情况。由于无人机在室内巡航，因此这种监控方式可以没有死角。
无人机在巡航过程中，需要对无人机的位置进行定位，以验证无人机的飞行路线是否正确，但是室内环境中的GPS信号非常微弱，不容易实现对无人机的位置进行定位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机的室内巡航的技术方案，能够在室内巡航过程中对无人机进行定位。
根据本发明的第一方面，提供了一种无人机的室内巡航方法，在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证，所述验证包括以下步骤：
对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值；
对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据；
用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标；
按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标；
计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
可选地，所述对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值，包括以下步骤：对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。
可选地，所述对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值，还包括以下步骤：将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
可选地，通过设置在无人机机身上的五个红外摄像头拍摄得到无人机的前后左右下五个方向的图像。
可选地，通过设置在无人机机身上的四个激光测距仪对无人机的前后左右四个方向进行测距。
根据本发明的第二方面，提出了一种无人机的室内巡航***，包括飞行路线验证模块；
所述飞行路线验证模块，用于在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证；
所述飞行路线验证模块包括一组摄像头、图像处理模块、一组测距模块、坐标合成模块、坐标查找模块、以及偏航计算模块；
所述一组摄像头，用于对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；
所述图像处理模块，用于对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值；
所处一组测距模块，用于对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据；
所述坐标合成模块，用于用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标；
坐标查找模块，用于按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标；
所述偏航计算模块，用于计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
可选地，所述图像处理模块，用于对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。
可选地，所述图像处理模块，还用于将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
可选地，所述摄像头为红外摄像头。
可选地，所述测距模块为下列任一：雷达测距模块、激光测距模块、光学测距模块、红外测距模块、超声波测距模块。
本发明的无人机的室内巡航方案，能够在室内巡航过程中对无人机进行定位，以验证无人机的飞行路线是否正确。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的对无人机飞行路线验证的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的飞行路线验证模块的框图；
图3示出了本发明实施例提供的无人机的部分硬件配置的框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1说明本发明实施例提供的无人机的巡航方法：
在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证，所述验证包括以下步骤：
101、对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值。
在一个实施例中，可以通过设置在无人机机身上的五个红外摄像头拍摄得到无人机的前后左右下五个方向的图像。
在一个实施例中，所述对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值，可以包括以下两个步骤：
对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。例如，将所述图像转为灰度图像，将灰度图像分割成多个区域，对每个区域都做边缘检测以提取边缘特征值，然后将各个区域的边缘特征值汇集到一起；这种方式能够减小计算的复杂程度。
将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
102、对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据。
在一个实施例中，可以通过设置在无人机机身上的四个激光测距仪对无人机的前后左右四个方向进行测距。
步骤101和步骤102的顺序可以互换。
103、用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标。
104、按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标。
坐标数据库是在无人机巡航之前预先生成，存储在无人机的存储设备中。在一个实施例中，可以通过控制无人机遍历室内空间，记录无人机经过的各个位置，并按照同样的方式合成无人机的各个位置的坐标，将位置和坐标建立对应关系形成坐标数据库。
105、计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
本发明的无人机的室内巡航的方法，能够在室内巡航过程中对无人机进行定位，以验证无人机的飞行路线是否正确。
对于本领域技术人员来说，可以通过硬件方式、软件方式或软硬件结合的方式实现前述无人机的巡航方法。基于同一发明构思，参考图2介绍本发明实施例的无人机的巡航***。
无人机的室内巡航***包括飞行路线验证模块；飞行路线验证模块，用于在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证。
飞行路线验证模块包括一组摄像头1、图像处理模块2、一组测距模块3、坐标合成模块4、坐标查找模块5、以及偏航计算模块6。
一组摄像头1，用于对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；
图像处理模块2，用于对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值；
一组测距模块3，用于对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据；
坐标合成模块4，用于用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标；
坐标查找模块5，用于按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标；
偏航计算模块6，用于计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
可选地，图像处理模块2，用于对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。
可选地，图像处理模块2，还用于将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
可选地，摄像头1为红外摄像头。
可选地，测距模块3为下列任一：雷达测距模块、激光测距模块、光学测距模块、红外测距模块、超声波测距模块。
本发明的无人机的室内巡航的***，能够在室内巡航过程中对无人机进行定位，以验证无人机的飞行路线是否正确。
图3是显示可用于实现本发明的实施例的无人机的部分硬件配置的例子的框图。无人机300包括处理器3010、存储器3020、接口装置3030、通信装置3040、显示装置3050、摄像头3060、测距装置3070、麦克风3080，等等。
存储器3020用于存储指令，所述指令用于控制处理器3010进行操作以执行根据前述任一项所述的无人机巡航方法。
处理器3010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。存储器3020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置3030例如包括USB接口、耳机接口等。通信装置3040例如能够进行有线或无线通信。显示装置3050例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。摄像头3060例如为红外摄像头。测距装置3070例如为下列任一：雷达测距装置、激光测距装置、光学测距装置、红外测距装置、超声波测距装置。用户可以通过扬声器3080输出语音信息。
图3所示的无人机仅是解释性的，并且决不是为了要限制本发明、其应用或用途。本领域技术人员应当理解，尽管在图3中示出了多个装置，但是，本发明可以仅涉及其中的部分装置。本领域技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令，指令如何控制处理器进行操作是本领域公知技术，故在此不再详细描述。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可是不是物理上分开的。
另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种无人机的室内巡航方法，其特征在于，在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证，所述验证包括以下步骤：
对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值；
对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据；
用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标；
按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标；
计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值，包括以下步骤：
对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值，还包括以下步骤：
将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置在无人机机身上的五个红外摄像头拍摄得到无人机的前后左右下五个方向的图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置在无人机机身上的四个激光测距仪对无人机的前后左右四个方向进行测距。
6.一种无人机的室内巡航***，其特征在于，包括飞行路线验证模块；
所述飞行路线验证模块，用于在无人机的巡航过程中，每隔一定时间对无人机的飞行路线进行验证；
所述飞行路线验证模块包括一组摄像头、图像处理模块、一组测距模块、坐标合成模块、坐标查找模块、以及偏航计算模块；
所述一组摄像头，用于对无人机的前后左右下五个方向进行拍照，得到无人机的前后左右下五个方向的图像；
所述图像处理模块，用于对所述图像进行处理，提取所述图像的特征值；
所处一组测距模块，用于对无人机的前后左右四个方向进行测距，得到无人机的前后左右四个方向的测距数据；
所述坐标合成模块，用于用所述无人机的前后左右四个方向的测距数据和所述图像的特征值合成无人机的坐标；
坐标查找模块，用于按照无人机飞行经过的路径确定无人机的当前位置，在坐标数据库中查找无人机当前位置的坐标；
所述偏航计算模块，用于计算合成的坐标与从坐标数据库中查找出的坐标的偏差，如果所述偏差在一定范围内，说明无人机飞行的路线正确，控制无人机继续按照巡航路线进行巡航；否则，提示用户无人机已经偏离巡航路线。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述图像处理模块，用于对所述图像做边缘检测，得到一组边缘特征值。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述图像处理模块，还用于将所述图像转为亮度直方图，通过检测亮度直方图中的峰值点将亮度直方图转换为曲线，对所述曲线进行傅立叶分析得到一组亮度特征值。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述摄像头为红外摄像头。
10.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述测距模块为下列任一：雷达测距模块、激光测距模块、光学测距模块、红外测距模块、超声波测距模块。
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