The invention discloses an intelligent water intake system for UAV based on binocular vision, which includes a multi-rotor UAV body. Its characteristics are as follows: the multi-rotor UAV body is equipped with a controller, a wireless transceiver and a GPS positioning system, and the ground monitoring center receives, stores and reprocesses the UAV status and the collected video image information, and according to the graph. The image processing results are fed back to the UAV to control and adjust the UAV; the binocular vision module is used to take video images of the water surface, and the video images are sent to the ground monitoring center through the wireless transceiver device; the wire wheel is installed on the rotating shaft of the motor, and the wire wheel is wound with a certain length of rope, which connects the water intake module. The UAV water intake system provided by the invention can intelligently identify polluted water area and accurately sample water quality at single point, multiple depths or multiple points, greatly improving the operation efficiency of UAV water intake, reducing human consumption, convenient operation and high practical value.
【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的无人机智能取水系统
本专利技术涉及一种基于双目视觉的无人机智能取水系统，属于无人机技术、水质监测技术及图像处理
技术介绍
随着经济的不断发展和工业化的推进，水污染日益严重，水环境的监测保护刻不容缓，目前，我国水环境监测主要包括自动监测和人工监测。自动监测依靠水质在线分析仪器进行实时的水质监测，但是成本高，无法大范围应用，并且检测数据单一，对于复杂的水环境仍需要现场采集水样在实验室进行水质化验。人工监测仍是现阶段主要的方式，需要人员乘坐船只到达指定采样点进行采样后才能进行进一步的水质检测。人工采样周期长，工作效率低，需要消耗大量的人力物力，并且由于采样点的复杂性以及多样性，增大了人工采样难度和危险性。随着无人机技术的不断发展，无人机已经广泛应用于军事、航拍、电力巡检、环境测绘等领域，人们仍在不断拓展无人机的用途，在水环境监测领域，无人机也被用于代替人工进行水质采样工作，但是当前的无人机采样方法缺少水污染定位模块以及水面距离测量模块，导致无人机不能智能地识别污染区域，只能依靠人员操控到指定采样点进行采样，而且采样深度不精确。同时每台无人机只...
【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的无人机智能取水系统，包括多旋翼无人机主体，其特征在于：所述多旋翼无人机主体上设置有控制器、无线收发装置和GPS定位系统，所述控制器用于协调和指挥无人机上各个模块的操作；所述无线收发装置用于与地面监控中心之间进行无线通信；所述GPS定位系统用于多旋翼无人机主体的定位；还包括：地面监控中心：对无人机状态、采集的视频图像信息进行接收、存储与再处理，并根据图像处理结果向无人机进行信息反馈，对无人机进行操控调整，图像信息再处理包括实时地识别出水面污染区域，确定采样点坐标、基于双目视觉精确测量无人机距离水面高度；双目视觉模块：包括两个等焦的同型号摄像头，用于拍摄水...
【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的无人机智能取水系统，包括多旋翼无人机主体，其特征在于：所述多旋翼无人机主体上设置有控制器、无线收发装置和GPS定位系统，所述控制器用于协调和指挥无人机上各个模块的操作；所述无线收发装置用于与地面监控中心之间进行无线通信；所述GPS定位系统用于多旋翼无人机主体的定位；还包括：地面监控中心：对无人机状态、采集的视频图像信息进行接收、存储与再处理，并根据图像处理结果向无人机进行信息反馈，对无人机进行操控调整，图像信息再处理包括实时地识别出水面污染区域，确定采样点坐标、基于双目视觉精确测量无人机距离水面高度；双目视觉模块：包括两个等焦的同型号摄像头，用于拍摄水面视频图像，视频图像通过无线收发装置发送至地面监控中心；接取水模块，用于取水采样。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的无人机智能取水系统，其特征在于：取水模块安装于无人机的机臂下端，取水模块包括电动抓臂与取样瓶，电动抓臂安装于无人机机臂下端，用于稳定取样瓶，线轮安装于电机的转轴上，线轮上缠绕一定长度的绳索，绳索连接取样瓶。3.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉的无人机智能取水系统，其特征在于：多旋翼无人机主体的每个旋翼对应安装一个取水模块。4.根据权利要求1所述的基于双目视觉的无人机智能取水系统的取水方法，其特征在于，包括以下步骤：1)图像采集：多旋翼无人机主体按照预设定的飞行参数及飞行路线在待监测的水域上方飞行，利用双目视觉模块拍摄水面的视频图像，通过无线收发装置将视频图像发送到地面监控中心；2)污染定位：地面监控中心对无人机拍摄的视频图像进行实时地处理，利用多方向灰度差异分析的方法识别污染区域，确定采样点坐标并通过无线收发装置发送给无人机的GPS定位系统，控制多旋翼无人机飞向目标区域；3)无人机悬停：地面监控中心通过双目视觉模块拍摄的左目图像、右目图像精确计算出多旋翼无人机主体距水面高度，并将高度信息通过无线收发装置传送给控制器，由控制器控制无人机精准的悬停于污染区域上空设定高度处；4)取水采样：无人机悬停在采样点上空后，由地面监控中心发出取水命令，多旋翼无人机主体的无线收发装置接受到取水命令后，将信号传递给控制器，控制器检测并选择未使用的取水模块，控制该取水模块的电动抓臂松开，电机运转，通过电机牵引绳索，将绳索连接的取样瓶没入污染水域，待放出的绳索长度满足预定取水深度即停止放绳，根据不同容量的取样容器，等待设定的时间，直至取样瓶装满水；5)取样瓶收回：取样瓶装满水后，控制器控制电机反转，将取样瓶拉起，拉起至设定高度时，电动抓臂扣紧取样瓶，将该取水模块标记为已使用，并将取水模块标号与取水位置信息组合传回地面监控中心，生成水面检测采样报告；6)继续取水/继续检测：当执行多个深度取水工作时，无人机继续悬停于当前位置，重复上述(4)-(5)步骤的操作。5.根据权利要求4所述的基于双目视觉的无人机智能取水系统的取水方法，其特征在于，在所述步骤2)中，确定采样点坐标的具体步骤包括：(1)首先对双目视觉模块拍摄的水面图像灰度化处理，将二维平面上的灰度变化分解为一维变化，即分别从0°、45°、90°、135°四个方向提取图像灰度变化曲线，求得每条曲线的灰度平均值其中d表示0°、45°、90°、135°四个方向，fd_m(i)为图像沿d方向上第m条灰度变化曲线上第i个像素的灰度值，n为像素总数；(2)按照下式计算出图像沿0°、45°、90°、135°四个方向的所有灰度变化曲线的灰度差异值S：在四个方向上分别选择一条灰度差异值S最大的像素灰度变化曲线，该灰度变化曲线上的像素作为后续分析的像素组，该灰度变化曲线上像素灰度值为fd(i)；(3)遍历灰度变化曲线上所有像素的灰度值，搜索大尺度波峰点和大尺度波谷点，按照如下规则搜索灰度...
【专利技术属性】
技术研发人员：储露露，徐畅，李庆武，周亚琴，马云鹏，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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