一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统包括：对双目相机标定；设置多个路径点；获取无人机当前经纬度信息，将下一路径点设置为目标位置；利用双目相机获取无人机前方障碍物距离信息，获取深度图；对深度图滤波，过滤远点障碍物影响，设置感知范围，过滤感知范围外的障碍物；将滤波后的深度图矩阵分别与滚转系数阵、油门系数阵、机身系数阵及单位阵相乘得到哈达玛积；推出滚转角系数、油门系数及俯仰角系数，以作为输入量输入进无人机控制系统，对无人机的姿态及运动轨迹进行控制，从而实现避障；避障完成后，重新向当前目标点飞行。本发明专利技术解决了无人机避障效果差，实时性及安全性低的技术问题。实时性及安全性低的技术问题。实时性及安全性低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及无人机控制领域，具体涉及一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统。

技术介绍

[0002]火灾是人类生产生活中最为常见的灾害之一。随着特高压直流输电工程的火热进行，特高压输电线路沿线途径大片山区、丘陵、农业生产等区域，线路通道内植被茂密，特别是密集通道内存在大量的成片树木等易燃植被，山林火灾、生活用火等流动火源现象较多且分散，山火频发，火灾防控压力大，一旦发生山火，危害极大，存在通道内多回线路同时停运的安全风险。
[0003]无人机具备“快、全、细”等智能化、信息化优势，在确保人身安全的同时突破地形条件限制，实现对多个火点的火情的控制，可为密集通道山火处置工作提供良好平台。国内外学者对此也开展了大量研究，无人机在火灾防控方面的实用性得到了提高，传统无人机避障算法包括Voronoi图法、A星算法、Dijkstra算法、D星算法、人工势场法等等。其中，人工势场法由于结构简单，易于建模和应用，实时性能良好的显著优点，在无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对预置相机进行标定，获得两个相机的内参矩阵；S2、采集获取火场经纬度信息及地形信息，据以设置多个路径点；S3、利用预置定位模块获取无人机的当前位置经纬度信息，将下一路径点设置为目标位置；S4、利用所述预置相机，获取所述无人机的前方障碍物到相机平面距离信息，据以得到深度图；S5、对所述深度图进行滤波处理，过滤远点障碍物干扰，设置感知范围，过滤所述感知范围外的障碍物，以得到深度图矩阵；S6、将所述深度图矩阵分别与滚转系数阵、油门系数阵、机身系数阵及单位阵相乘，以得到得到不少于2个的哈达玛积，据以处理得到滚转角系数、油门系数及俯仰角系数；S7、将所述滚转角系数、所述油门系数、所述俯仰角系数输入预置无人机控制系统，据以控制所述无人机的姿态及运动轨迹，以控制所述无人机躲避障碍物；S8、在已通过所述障碍物时，根据所述目标位置恢复所述无人机的初始飞行方向，以控制所述无人机向当前目标点飞行。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统，其特征在于，所述步骤S4包括：S41、利用所述预置相机采集图像特征点，并获取所述无人机的前方障碍物到相机平面距离信息，其中，所述预置相机包括：双目相机及Realsense深度相机；S42、利用下述逻辑，根据所述图像特征点计算所述预置相机的采集偏差：其中，Z为目标点到相机平面的距离，B为两相机之间的距离，f为相机的焦距，disparity为左右相机的视差；S43、由相似三角形原理，根据所述采集偏差，将坐标从像素坐标系转化为现实世界坐标系，坐标转换公式如下：其中，u、v分别为相机坐标系下点的横、纵坐标，u0、v0分别为整个图像的中心点横、纵坐标。f为相机焦距，X
c
、Y
c
、Z
c
分别为以所述Realsene相机为坐标原点，以相机平面为XOY面的现实坐标系下该点的坐标；S44、将扫描到的所有所述图像特征点记录于预置矩阵，以得到所述深度图D0。3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统，其特征在于，所述步骤S5包括：S51、利用下述逻辑，对所述深度图中的所有元素求平均值D
mwan
：
式中，r、c分别为深度图的行数和列数，d
0ij
为深度图D0的第i行，第j列元素；S52、设置所述感知范围d
PR
，据以滤波获取所述深度图；S53、以预置逻辑处理所述深度图，以得到所述深度图矩阵。4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统，其特征在于，所述步骤S52中，利用下述逻辑，设置所述感知范围d
PR
：式中，ρ(q,q0)为当前位置q到目标位置q0的欧氏距离，E
m
目标位置的领域范围，在此领域内视作无人机已抵达目标位置。5.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统，其特征在于，所述步骤S53中，利用下述逻辑处理所述深度图，得到处理后的所述深度图D
c
第i行、第j列的元素值d
cij
，据以组成所述深度图矩阵：6.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉及Realsense灭火无人机避障、控制方法及系统，其特征在于，所述步骤S6包括：S61、利用预置逻辑定义所述滚转系数阵、所述油门系数阵及所述机身系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳庆，刘峰，魏敏，孙韬，刘宇舜，甄超，过羿，林世忠，叶良鹏，章彬彬，尚峰举，程宜风，祝现礼，谭甜甜，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：