基于三目视觉的测距方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种基于三目视觉的测距方法、系统及存储介质，属于无人机的控制技术领域。所述测距方法包括：接收第一双目视觉系统的第一数值检测结果，第一双目视觉系统包括设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置；判断第一数值检测结果是否有效；在判断第一数值检测结果无效的情况下，调整第三视觉采集装置的位置以形成第二双目视觉系统和第三双目视觉系统；接收第二双目视觉系统检测的第二数值检测结果；接收第三双目视觉系统检测的第三数值检测结果；采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；在判断第一数值检测结果有效的情况下，根据第一数值检测结果计算实际的距离。

Distance measurement method, system and storage medium based on binocular vision

【技术实现步骤摘要】
基于三目视觉的测距方法、系统及存储介质
本专利技术涉及无人机的控制
，具体地涉及一种基于三目视觉的测距方法、系统及存储介质。
技术介绍
随着现代科技的不断进步与发展，无人机技术被逐步的应用到各行各业领域范畴内，其中在带电作业中的应用尤为突出。基于无人机是运用自备的程序控制装置和无线电遥控设备操纵控制的不载人飞机，其主要优点主要体现在以下方面：用途广泛、成本低、降低人员伤亡率、生存能力强、机动性好等。在现代的各类带电作业中，无人机由于其独特的作用和优势发挥着重要的作用。对输电线路设备进行带电水冲洗是防止电网发生污闪、冰闪事故的简便有效且经济效益高的方法。带电水冲洗具有污秽(覆冰)清洗彻底、冲洗效率高、不停电作业、对生产运行影响小等优点，在110kV和220kV等级系统已经普遍开展，在安全距离、水电阻率及有效控制喷嘴散射范围等措施下，500kV以上的高压输电线路带电水冲洗是安全的。利用计算机视觉技术对目标物进行识别、定位以及建模测距的方案较其他方案具有成本低，实时性高，适应性强等特点。目前双目立体视觉系统已被广泛应用，其通过两个相机对同一目标物拍摄图像，利用两张图像中目标物所处的像素位置计算视差，最后通过三角原理计算目标物空间距离，即恢复图像深度信息。在北京博瑞空间科技发展有限公司冯伟明申请、2016年8月10日公开、公开号为CN105844692A、专利技术名称为“基于双目立体视觉的三维重建装置、方法、系统及无人机”的中国专利技术专利申请中，专利申请人提出了一种基于从候选像素块集合中确定匹配像素块的目标物匹配识别和基于三维立体图像的视图重建方法。该专利技术虽然能够有效减小双目视觉导航算法的计算量，但是由于双目视觉在左右视图匹配中存在部分区域无法获得匹配，需要通过插值法进行补充，这将带来较大的误差，影响匹配精度。而针对双目视觉受相机噪声影响及针对细线性障碍物无法有效测距的问题，河海大学李庆武等人于2016年8月11日申请，公开号为CN106356757A，专利技术名称为“一种基于人眼视觉特性的电力线路无人机巡检方法”的中国专利技术专利申请中提到利用人眼视觉注意机制完成图像中电力线分割，在利用SURF算法进行特征点匹配进而通过三角原理计算出无人机到电力线的垂直距离的方法。该方法虽然将双目视觉的测距功能应用到电力线路的测距避障领域中，但是针对在电力线处于与相机基线共面的特殊位置，该方法仍无法对其进行有效的空间距离测量。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的是提供一种基于三目视觉的测距方法、系统及存储介质，该方法、系统及存储介质能够克服在电力线处于与相机机线共面的特殊位置的情况下出现的无法有效测量空间距离的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施方式提供一种基于三目视觉的测距方法，所述测距方法包括：接收第一双目视觉系统的第一数值检测结果，其中，所述第一双目视觉系统包括设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置；判断所述第一数值检测结果是否有效；在判断所述第一数值检测结果无效的情况下，调整设置于中部的第三视觉采集装置的位置以使得所述第三视觉采集装置与第一视觉采集装置形成第二双目视觉系统、所述第三视觉采集装置与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉系统；接收所述第二双目视觉系统检测的第二数值检测结果；接收所述第三双目视觉系统检测的第三数值检测结果；根据所述第二数值检测结果和所述第三数值检测结果采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；在判断所述第一数值检测结果有效的情况下，根据所述第一数值检测结果计算实际的距离。另一方面，本专利技术还提供一种基于三目视觉的测距系统，所述测距系统包括：设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置，用于相互配合以构成第一视觉采集单元；设置于中部的第三视觉采集装置，用于与所述第一视觉采集装置形成第二双目视觉单元，与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉单元；控制单元，用于：接收所述第一视觉采集单元采集的第一数值检测结果；判断所述第一数值检测结果是否有效；在判断所述第一数值检测结果无效的情况下，调整所述第三视觉采集装置的位置以使得所述第三视觉采集装置与第一视觉采集装置形成第二双目视觉单元、所述第三视觉采集装置与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉单元；接收所述第二双目视觉单元检测的第二数值检测结果；接收所述第三双目视觉单元检测的第三数值检测结果；根据所述第二数值检测结果和所述第三数值检测结果采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；在判断所述第一数值检测结果有效的情况下，根据所述第一数值检测结果计算实际的距离。另一方面，本专利技术还提供一种基于三目视觉的无人机的控制方法，所述控制方法包括：采用如上述所述的测距系统采集所述无人机周围的图像；采用预设的图像识别算法判断所述图像中是否存在目标；在所述图像中存在目标的情况下，进一步判断所述目标是否包括预设的目标物；在判断所述目标包括所述目标物的情况下，控制所述无人机以使得所述目标物位于所述图像的中央，并提取所述图像的位置并显示给所述无人机的操控人员；在判断所述目标不包括所述目标物的情况下，采用所述测距系统测量所述无人机与所述目标之间的距离，控制所述无人机与所述目标保持安全距离。可选地，采用预设的图像识别算法判断所述图像中是否存在目标具体包括：采用数学形态学运算和中值滤波方法消除所述图像中的噪声；采用公式(1)至公式(4)表示从所述图像中提取的图像特征，其中，UNI为均匀度，Pd(i,j)为特征描述矩阵Pd的第i行第j列的元素，L为灰度级别，其中，CON为对比度，为元素Pd(i,j)的归一化计算后的值，L为灰度级别，其中，COR为相关度，为元素Pd(i,j)的归一化计算后的值，μ1、μ2、和均为用于表示特征描述矩阵中的各个元素的相似程度的参量，L为灰度级别，其中，ENT为复杂度，为元素Pd(i,j)的归一化计算后的值，L为灰度级别。可选地，控制所述无人机以使得所述目标物位于所述图像的中央具体包括：判断所述目标物是否位于所述图像的中央；在判断所述目标物未位于所述图像的中央的情况下，控制所述无人机向所述目标物飞行；采用所述测距系统测量所述无人机与所述目标物之间的距离；根据所述距离修正所述无人机的飞行位移，并再次判断所述目标物是否位于所述图像的中央；在判断所述目标物位于所述图像的中央的情况下，进一步判断所述测距系统的第三视觉采集装置是否位于预设的标准位置；在判断所述第三视觉采集装置位于所述标准位置的情况下，控制所述无人机执行控制悬停指令；在判断所述第三视觉采集装置未位于所述标准位置的情况下，控制所述无人机向所述第三视觉采集装置回归所述标准位置的反方向飞行；采用所述测距系统测量所述无人机和所述目标物之间的距离；根据所述距离修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三目视觉的测距方法，其特征在于，所述测距方法包括：/n接收第一双目视觉系统的第一数值检测结果，其中，所述第一双目视觉系统包括设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置；/n判断所述第一数值检测结果是否有效；/n在判断所述第一数值检测结果无效的情况下，调整设置于中部的第三视觉采集装置的位置以使得所述第三视觉采集装置与第一视觉采集装置形成第二双目视觉系统、所述第三视觉采集装置与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉系统；/n接收所述第二双目视觉系统检测的第二数值检测结果；/n接收所述第三双目视觉系统检测的第三数值检测结果；/n根据所述第二数值检测结果和所述第三数值检测结果采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；/n在判断所述第一数值检测结果有效的情况下，根据所述第一数值检测结果计算实际的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三目视觉的测距方法，其特征在于，所述测距方法包括：
接收第一双目视觉系统的第一数值检测结果，其中，所述第一双目视觉系统包括设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置；
判断所述第一数值检测结果是否有效；
在判断所述第一数值检测结果无效的情况下，调整设置于中部的第三视觉采集装置的位置以使得所述第三视觉采集装置与第一视觉采集装置形成第二双目视觉系统、所述第三视觉采集装置与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉系统；
接收所述第二双目视觉系统检测的第二数值检测结果；
接收所述第三双目视觉系统检测的第三数值检测结果；
根据所述第二数值检测结果和所述第三数值检测结果采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；
在判断所述第一数值检测结果有效的情况下，根据所述第一数值检测结果计算实际的距离。


2.一种基于三目视觉的测距系统，其特征在于，所述测距系统包括：
设置于两侧的第一视觉采集装置和第二视觉采集装置，用于相互配合以构成第一视觉采集单元；
设置于中部的第三视觉采集装置，用于与所述第一视觉采集装置形成第二双目视觉单元，与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉单元；
控制单元，用于：
接收所述第一视觉采集单元采集的第一数值检测结果；
判断所述第一数值检测结果是否有效；
在判断所述第一数值检测结果无效的情况下，调整所述第三视觉采集装置的位置以使得所述第三视觉采集装置与第一视觉采集装置形成第二双目视觉单元、所述第三视觉采集装置与所述第二视觉采集装置形成第三双目视觉单元；
接收所述第二双目视觉单元检测的第二数值检测结果；
接收所述第三双目视觉单元检测的第三数值检测结果；
根据所述第二数值检测结果和所述第三数值检测结果采用融合求解加权平均的方法计算实际的距离；
在判断所述第一数值检测结果有效的情况下，根据所述第一数值检测结果计算实际的距离。


3.一种基于三目视觉的无人机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
采用如权利要求2所述的测距系统采集所述无人机周围的图像；
采用预设的图像识别算法判断所述图像中是否存在目标；
在所述图像中存在目标的情况下，进一步判断所述目标是否包括预设的目标物；
在判断所述目标包括所述目标物的情况下，控制所述无人机以使得所述目标物位于所述图像的中央，并提取所述图像的位置并显示给所述无人机的操控人员；
在判断所述目标不包括所述目标物的情况下，采用所述测距系统测量所述无人机与所述目标之间的距离，控制所述无人机与所述目标保持安全距离。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，采用预设的图像识别算法判断所述图像中是否存在目标具体包括：
采用数学形态学运算和中值滤波方法消除所述图像中的噪声；
采用公式(1)至公式(4)表示从所述图像中提取的图像特征，



其中，UNI为均匀度，Pd(i,j)为特征描述矩阵Pd的第i行第j列的元素，L为灰度级别，

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓，郭可贵，万能，王国杰，白若蓉，季海波，尹悦，宁彦，黄杰，焦玉平，高剑，张阳，吴睿，魏南，刘鑫，王远，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司检修分公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34