一种基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法。本方法包括：激光雷达与深度相机的标定、激光雷达数据序列与深度图像的采集、将激光雷达数据序列与深度图像分别转化为点云数据、多传感器数据的同步与融合、船舱内地图的构建以及无人机的路径规划，从而实现船舱内无人机的自主避障。本发明专利技术有效完善了单个传感器在测量角度范围和测量精度方面的不足，提高了构建地图的精度，实现了无人机的自主避障。人机的自主避障。人机的自主避障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法


[0001]本方法涉及无人机
，具体涉及一种基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法。

技术介绍

[0002]随着我国船舶工业的高速发展，船舶检测技术也在全面提升。船舶检验不仅保证了船舶的正常行驶，也提高了船舶在航运市场的竞争力。在对船体结构进行近观检验时，验船师需要在近距离范围内检验船舶细节结构，对于一些高空、狭小场地的检验项目，船检师无法到达，这使得船舶检验项目被迫中断。
[0003]近几年来，无人机在各个领域中得到广泛的应用和发展，越来越受到人们的重视。将无人机用于船舶检验领域，代替人工在高空场所、狭小空间或危险的环境进行船舶检验工作，实现测量方法的全方位改进，不仅降低了检验成本与高空作业风险，而且能够提高检验效率。
[0004]目前，无人机通常适应于室外环境，通过卫星导航实现定位，从而实现悬停、避障、航线规划等智能功能，但在封闭无卫星导航信号的钢质船体结构内，无法实现稳定飞行和自主避障。利用无人机进行船舶检验时，需要抵近船体结构，以拍摄船体结构是否出现涂层剥蚀、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法，其特征在于，无人机上装有激光雷达、深度相机、飞行控制器和机载计算器，具体操作步骤如下：(1)标定深度相机并确定其内参，然后再对激光雷达与深度相机进行联合外参标定，得到激光雷达坐标系和深度相机坐标系之间的转换关系；(2)利用激光雷达与深度相机分别获取激光雷达数据序列与深度图像，并将激光雷达数据序列与深度图像分别转化为点云数据；(3)将激光雷达点云数据与深度相机点云数据进行数据同步及融合，得到融合点云数据；(4)选择建图工具，并根据融合点云数据构建船舱内地图；(5)利用路径规划算法对无人机进行合理的路径规划，从而实现船舱内无人机的自主避障。2.根据权利要求1所述基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：1)利用ROS中的软件包laser_filter对激光雷达采集到的数据进行处理，过滤超过激光雷达有效扫描范围的无效扫描测量值。经过处理后的激光雷达数据序列为(r
laser
,θ
laser
)
T
，r
laser
是激光雷达坐标中心到目标的直线距离，θ
laser
是激光雷达坐标中心到目标的角度；2)将激光雷达数据序列转化为点云数据{x
l
,y
l
,z
l
}：x
l
＝r
laser
·
cos(θ
laser
)z
l
＝r
laser
·
sin(θ
laser
)由于2D激光雷达只能检测到与其处于同一平面的目标，所以其点云数据在高度坐标上的数值为0,即y
l
＝0；3)深度相机在标定过后可以得到去畸变后较可靠的深度图像{u,v}，利用深度相机参数模型，求出深度图像中每个像素在深度相机坐标系的深度点云{x
c
,y
c
,z
c
}:其中，D为深度值，代表深度相机到目标的水平距离，f
x
和f
y
是深度相机的焦距。3.根据权利要求1所述基于激光雷达与深度相机的船舱内无人机避障方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：1)利用ROS中的message_fil...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛志超，张红蕾，杨强强，顾雅娟，方勇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：