一种无人机救援系统及其救援方法技术方案

本发明专利技术公开无人机救援系统及其救援方法，系统包括无人机、用于采集现场视频的环境信息采集模块、救援执行模块、控制处理模块和救援方案存储模块；控制处理模块包括用于从采集的现场视频中通过二次级联模型进行图像场景识别以搜索伤员的场景识别单元、从救援方案存储模块中寻找与场景判断结果匹配的救援方案的匹配单元以及控制救援执行模块对伤员进行救助的控制单元。救援方法包括对前述救援系统的各个模块进行控制的步骤。本发明专利技术能够自主、快速、准确、高效地进行受难场景识别，即搜寻伤员，并给予相应的医疗救助。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种应用于受伤急救场景下的无人机救援系统及其救援方法。
技术介绍
无人机经过了几十年的发展历程，从技术角度看已经比较成熟。其优点是成本低，具有高度灵活性，能够携带一些重要的设备从空中完成特殊任务，比如空中检测，空中监视，空中传信，空中喊话，紧急救援等;在执行特殊任务时，一般不会造成人员伤亡，生存能力强，机动性能好，实用方便，在处理自然灾害、事故灾难以及社会安全事件等方面能发挥出重要作用。然而，为了让无人机更加智能，减少其使用难度，提高其工作效率，越来越多的传感器和处理芯片被搭载在无人机上面，以使其功能更加完善，更加智能地完成特殊任务。其中，无人机搭载摄像头传感器，由于计算机视觉理论和工程应用方面的发展，为无人机的智能化，提供一条十分宽广的发展道路，并且在更多特殊任务中发挥越来越大的作用。特别地，在受伤场景，紧急医疗救助在医学认为伤后I小时是挽救生命、减少致残的“黄金时间”。在我国大部分地区，由于通讯和运输工具落后，同时因为受伤事故导致交通拥挤，严重影响医生到现场救助的时间，尤其在山区和交通拥挤市区，使得现场人力救治需要2小时以上的反应时间，即使救护车出车也会因为交通拥挤或者其他因素无法让医生在第一时间赶到第一现场提供医学救助，从而错失救治良机，因此快速的急救反应可以提高抢救成功率。无人机救援系统能够克服交通不便、通讯落后的不利因素，在救援黄金时间内到达受伤急救现场，提供一定的紧急救援，提高抢救成功率。目前存在一些无人机救援系统，需要处于指挥中心的工作人员远程控制来执行，实现过程大致是:工作人员控制无人机进入受伤现场，并控制无人机飞行拍摄现场画面，然后在指挥中心实时跟踪观看无人机传回的拍摄画面，从中寻找受伤人员，找到受伤人员后再远程给予医疗帮助。目前的这种无人机救援存在以下一些缺陷:I)无人机的整个工作需要工作人员参与和控制，当受伤现场较大需要多台无人机参与救援时，则相应地需要多个工作人员来参与，不方便统筹管理，浪费人力；2)通过工作人员实时跟踪观看现场画面来寻找受伤人员，效率低下，且找到受伤人员之后无法立即定位以使无人机迅速飞到受伤人员附近，使得受伤人员得到救助的时间大大延长。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种无人机救援系统，其能够自主、快速、准确地进行目标场景识别以搜索伤员并给予医疗救助，整个过程中无需过多的人为干预，当有多台无人机参与救援时也无需增加工作人员，尤其突显其高效性，能够达到高效、及时救援的目的。本专利技术提供的无人机救援系统如下:一种无人机救援系统，包括:无人机，搭载于无人机上的环境信息采集模块、救援执行模块，以及搭载于无人机上或处于远程控制中心的控制处理模块和救援方案存储模块；所述环境信息采集模块用于实时采集受伤现场的视频流；所述控制处理模块包括场景识别单元、匹配单元和控制单元；所述场景识别单元连接至所述环境信息采集模块，用于接收所述视频流并采用二次级联模型对当前接收到的视频流进行目标场景识别以从该视频流中搜索伤员；其中所述二次级联模型分为第一级单视角场景识别阶段和第二级多视角场景识别阶段，在所述单视角场景识别阶段获取疑似目标场景，在所述多视角场景识别阶段对所述疑似目标场景进行多视角投票判决，以判断是否为所述目标场景，并将场景判断结果发送至所述匹配单元；所述匹配单元连接至所述救援方案存储模块以及所述控制单元，用于根据所述场景判断结果从所述救援方案存储模块中匹配与所述场景判断结果相对应的救援方案，并将匹配结果反馈至所述控制单元；所述控制单元连接至所述救援执行模块，根据所述匹配结果控制所述救援执行模块给予伤员医疗救助，其中，若匹配结果为:存在与所述场景判断结果相对应的救援方案，则所述医疗救助为通过播放视频来向伤员展示相对应的救援方案并投递急救物资;若匹配结果为:不存在与所述场景判断结果相对应的救援方案，则所述医疗救助为通过救护人员远程指导伤员进行自救。本专利技术提供的上述无人机救援系统，通过控制处理模块对实时采集的受伤现场视频进行处理，尤其是通过所述二次级联模型对当前采集的视频流进行目标场景识别，自主搜索伤员，无需通过人工观看视频来寻找，能够高效、准确地搜索到伤员，尤其是当有多台无人机进入现场参与救援时，本专利技术的上述搜索伤员的方法更加能够突显其高效的优势；同时，通过匹配单元可以从救援方案数据库中搜寻是否存在与当前场景判断结果相对应的救援方案，如果找到适配的救援方案，则会将救援方案发送至控制单元，以控制救援执行模块按照该适配的救援方案来执行对伤员的救助，反之，则会告知控制单元不存在与当前场景判断结果相适配的救援方案，此种情况则会连接到远程请求医护人员的远程指导。整个过程无需通过无人机操作人员进行太多干预，不但节省了人力，更重要的是提高了效率，很大程度上避免了耽搁救援时间的情况发生。所述场景识别单元包括用于实现所述二次级联模型的以下子模块:第一特征提取子模块:对视频流每帧图像进行去噪和外观特征的提取；第一识别子模块:作为一级分类识别器，以第一特征提取子模块提取到的外观特征为输入，计算当前所拍摄的图片场景为所述目标场景的置信度；置信度判断子模块:判断所述置信度是否大于第一阈值，若否，则控制无人机进行受伤现场其他区域的视频流采集;若是，则将置信度大于所述第一阈值的图像场景记为所述疑似目标场景；视角控制子模块:控制无人机对所述疑似目标场景进行多视角拍摄，以获取所述疑似目标场景的多个视角图像；第二特征提取子模块:对所述疑似目标场景的多个视角图像分别进行外观特征的提取；第二识别子模块:包括多个二级分类识别器，以第二特征提取子模块从所述疑似目标场景的多个视角图像中分别提取到的多个外观特征作为各二级分类识别器的输入，得到多个不同视角的分类器场景识别结果；投票判断子模块:将第二识别子模块得到的多个分类器场景识别结果进行统计，若判断为目标场景的个数比判断为非目标场景的个数多，则将所述疑似目标场景确定为目标场景;若判断为目标场景的个数比判断为非目标场景的个数少，则将所述疑似目标场景判断为非目标场景；其中，第一特征提取子模块、第一识别子模块以及置信度判断子模块用于所述单视角图像场景识别阶段，第二特征提取子模块、第二识别子模块以及投票判断子模块用于所述多视角图像场景识别阶段。上述技术方案提供的二次级联模型，在单视角场景识别阶段通过第一特征提取子模块、第一识别子模块以及置信度判断子模块高效过滤掉肯定不是人的区域(即场景)，获得所述疑似目标场景;然后再在多视角场景识别阶段通过第二特征提取子模块、第二识别子模块以及投票判决子模块，对所述疑似目标场景的多视角图像进行处理，投票统计而产生场景识别结果来最终判定是否为目标场景，从而确定是否为伤员。从接收到视频流到确定伤员的过程完全通过计算机视觉和图像处理，无需人为干预，能够快速、准确地搜索到伤员。更进一步地，所述救援执行模块包括医疗救助播放单元以及物资运输机构，所述医疗救助播放单元用于向伤员播放视频，所述物资运输机构用于向伤员投递急救物资。另，本专利技术还提供了前述无人机救援系统的救援方法，包括以下控制步骤:S1、控制所述环境信息采集模块实时采集受伤现场的视频流并发送至所述场景识别单元；S2、控制所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机救援系统，其特征在于，包括：无人机，搭载于无人机上的环境信息采集模块、救援执行模块，以及搭载于无人机上或处于远程控制中心的控制处理模块和救援方案存储模块；所述环境信息采集模块用于实时采集受伤现场的视频流；所述控制处理模块包括场景识别单元、匹配单元和控制单元；所述场景识别单元连接至所述环境信息采集模块，用于接收所述视频流并采用二次级联模型对当前接收到的视频流进行目标场景识别以从该视频流中搜索伤员；其中所述二次级联模型分为第一级单视角场景识别阶段和第二级多视角场景识别阶段，在所述单视角场景识别阶段获取疑似目标场景，在所述多视角场景识别阶段对所述疑似目标场景进行多视角投票判决，以判断是否为所述目标场景，并将场景判断结果发送至所述匹配单元；所述匹配单元连接至所述救援方案存储模块以及所述控制单元，用于根据所述场景判断结果从所述救援方案存储模块中匹配与所述场景判断结果相对应的救援方案，并将匹配结果反馈至所述控制单元；所述控制单元连接至所述救援执行模块，根据所述匹配结果控制所述救援执行模块给予伤员医疗救助，其中，若匹配结果为：存在与所述场景判断结果相对应的救援方案，则所述医疗救助为通过播放视频来向伤员展示相对应的救援方案并投递急救物资；若匹配结果为：不存在与所述场景判断结果相对应的救援方案，则所述医疗救助为通过救护人员远程指导伤员进行自救。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨余久，张如意，邵航，黄旭，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，深圳市未来媒体技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44