一种红外可视抛投器的定点抛投方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种红外可视抛投器的定点抛投方法及系统，针对现有的无人机抛投时需要悬停在目标点上方一定时间，投放效率低下的问题，通过将红外可视抛投器装载于无人机上，其红外镜头及可见光镜头采集的图像数据接入无人机的双目视觉系统；无人机通过前向摄像头实时获取包含目标点在内的图像，根据预设算法计算目标点的特征点，并与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对，获得目标点在双目视觉系统中的定位，从而计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时刻。结合定位技术的抛投算法，无人机无需悬停，就可实现精准投放，可极大提高投放效率。可极大提高投放效率。可极大提高投放效率。

【技术实现步骤摘要】
一种红外可视抛投器的定点抛投方法及系统


[0001]本专利技术属于应急物资运送的
，尤其涉及一种红外可视抛投器的定点抛投方法及系统。

技术介绍

[0002]目前主流的是无人机搭载各种抛投物资，穿越各种复杂地形和恶劣环境，到达抛投地点后打开抛投箱进行低空抛投。即，无人机飞行至目标点的上方，悬停后，投放装置开始投放携带物品。此种抛投方式效率低下，严重影响应急物资的运送，进而影响救灾进度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种红外可视抛投器的定点抛投方法及系统，结合定位技术的抛投算法，无人机无需悬停，就可实现精准投放，可极大提高投放效率。
[0004]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种红外可视抛投器的定点抛投方法，包括：
[0006]将红外可视抛投器装载于无人机上，其红外镜头及可见光镜头采集的图像数据接入无人机的双目视觉系统；
[0007]无人机通过前向摄像头实时获取包含目标点在内的图像，根据预设算法计算目标点的特征点；
[0008]将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对，获得目标点在双目视觉系统中的定位；
[0009]根据目标点的定位，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点。
[0010]根据本专利技术一实施例，所述根据预设算法计算目标点的特征点及描述符进一步包括：
[0011]基于SURF算法计算目标点的特征点及特征点描述符。
[0012]根据本专利技术一实施例，基于SURF算法计算目标点的特征点及特征点描述符进一步包括：
[0013]目标点图像进行高斯平滑处理，并建立高斯尺度空间，计算Hessian矩阵行列式的局部极值，确定目标点的特征点位置；对于尺度为σ的空间中任一点的Hessian矩阵定义为：
[0014][0015]式中，L
xx
是二阶横向微分，L
xy
是二阶交叉微分，L
yy
二阶纵向微分；
[0016]计算特征点的主方向，对特征点构建多维特征向量，对多维特征向量进行归一化处理，得到特征点描述符，所述特征点描述符中包含特征点邻域信息。
[0017]根据本专利技术一实施例，将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对进一步包括：
[0018]根据SURF算法计算得到的特征点描述符中包含的特征点邻域信息，采用K最近邻法获取目标图像中每个特征点在双目视觉系统实时获取的图像中潜在的两个最佳匹配点；
[0019]通过匹配点的距离最佳值与次佳值之间的比率，优选出最佳匹配点对；
[0020]当最佳值与次佳值之间的比率小于特征强度阈值时，将具有最佳值的特征点作为匹配成功的特征点，在双目视觉系统的图像中标示该特征点。
[0021]根据本专利技术一实施例，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点进一步包括：
[0022]水平距离x＝V0x*t，其中，V0x为投放时无人机水平方向的速度，t为时间；
[0023]垂直距离y＝V0y*t+(1/2)*g*t^2，其中，V0y为投放时无人机垂直方向的速度，t为时间，g为重力加速度；
[0024]当无人机垂直方向的速度V0y为0时，垂直距离y＝(1/2)*g*t^2；
[0025]无人机距离目标点的垂直距离基本不变，由此确定抛投物在空中停留的时间：
[0026]无人机的抛投点为距离目标点水平距离:无人机的抛投点为距离目标点水平距离:
[0027]根据本专利技术一实施例，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点进一步包括：
[0028]设抛投物掉落过程中的空气阻力为k，无人机距离目标点的高度距离及水平距离如下：
[0029][0030][0031]其中，x为水平距离，y为垂直距离，m为抛投物质量，g为重力加速度，k为空气阻力，v0为无人机的水平速度，t为抛投时间；
[0032]选取一组m、k、g的数据，得到抛投时间t，进而确定无人机抛投时距离目标点的水平距离。
[0033]一种红外可视抛投器的定点抛投系统，包括：
[0034]红外可视抛投器，装载于无人机上，其红外镜头及可见光镜头采集的图像数据接入无人机的双目视觉系统；
[0035]无人机，通过前向摄像头实时获取包含目标点在内的图像，根据预设算法计算目标点的特征点；将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对，获得目标点在双目视觉系统中的定位；根据目标点的定位，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点。
[0036]根据本专利技术一实施例，所述红外可视抛投器包括上壳模组、机芯模组及下壳模组，所述机芯模组固设于所述下壳模组内，所述上壳模组与所述下壳模组固连；
[0037]其中，所述机芯模组内集成散热单元、相机单元、电源单元、镜头单元及挂锁单元，
所述电源单元分别与所述散热单元、相机单元、镜头单元及挂锁单元电连接；
[0038]所述镜头单元包括镜头固定支架、红外镜头及可见光镜头，所述红外镜头及可见光镜头固设于所述镜头固定支架下方，所述镜头固定支架的上方从下到上依次叠设所述电源单元、相机单元及散热单元；
[0039]所述挂锁单元包括第一挂锁组件及第二挂锁组件，所述第一挂锁组件与所述第二挂锁组件相对设置，并且置于所述镜头固定支架的两侧；
[0040]所述第一挂锁组件包括电子锁及支架，所述电子锁通过支架与所述电源单元固连，所述电子锁用于挂设抛投物；
[0041]所述下壳模组的底端开槽，以使抛投物挂至所述电子锁。
[0042]根据本专利技术一实施例，所述电子锁的上端角凹陷形成缺口，所述缺口上设置用于触发电子锁解锁的凸起；
[0043]所述电子锁的下端开设凹槽，所述凹槽内设置与所述凸起联动的横杆；
[0044]锁定状态下，所述横杆横穿凹槽；当所述凸起被按下时，带动所述横杆回缩，实现按压解锁。
[0045]根据本专利技术一实施例，所述电子锁为钛丝电控锁，通过遥控器操控，在需要解锁时，给钛丝加热，使其瞬间收缩，触发钛丝关联结构解锁，实现空中抛投。
[0046]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0047]本专利技术一实施例中的红外可视抛投器的定点抛投方法，针对现有的无人机抛投时需要悬停在目标点上方一定时间，投放效率低下的问题，通过将红外可视抛投器装载于无人机上，其红外镜头及可见光镜头采集的图像数据接入无人机的双目视觉系统；无人机通过前向摄像头实时获取包含目标点在内的图像，根据预设算法计算目标点的特征点；将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对，获得目标点在双目视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外可视抛投器的定点抛投方法，其特征在于，包括：将红外可视抛投器装载于无人机上，其红外镜头及可见光镜头采集的图像数据接入无人机的双目视觉系统；无人机通过前向摄像头实时获取包含目标点在内的图像，根据预设算法计算目标点的特征点；将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对，获得目标点在双目视觉系统中的定位；根据目标点的定位，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点。2.如权利要求1所述的红外可视抛投器的定点抛投方法，其特征在于，所述根据预设算法计算目标点的特征点及描述符进一步包括：基于SURF算法计算目标点的特征点及特征点描述符。3.如权利要求2所述的红外可视抛投器的定点抛投方法，其特征在于，基于SURF算法计算目标点的特征点及特征点描述符进一步包括：目标点图像进行高斯平滑处理，并建立高斯尺度空间，计算Hessian矩阵行列式的局部极值，确定目标点的特征点位置；对于尺度为σ的空间中任一点的Hessian矩阵定义为：式中，L
xx
是二阶横向微分，L
xy
是二阶交叉微分，L
yy
二阶纵向微分；计算特征点的主方向，对特征点构建多维特征向量，对多维特征向量进行归一化处理，得到特征点描述符，所述特征点描述符中包含特征点邻域信息。4.如权利要求1所述的红外可视抛投器的定点抛投方法，其特征在于，将目标点的特征点，与所述双目视觉系统获取的实时图像的特征点比对进一步包括：根据SURF算法计算得到的特征点描述符中包含的特征点邻域信息，采用K最近邻法获取目标图像中每个特征点在双目视觉系统实时获取的图像中潜在的两个最佳匹配点；通过匹配点的距离最佳值与次佳值之间的比率，优选出最佳匹配点对；当最佳值与次佳值之间的比率小于特征强度阈值时，将具有最佳值的特征点作为匹配成功的特征点，在双目视觉系统的图像中标示该特征点。5.如权利要求1所述的红外可视抛投器的定点抛投方法，其特征在于，计算当前无人机距离目标点的高度距离及水平距离，结合无人机的飞行速度，计算飞行过程中的抛投时间点进一步包括：水平距离x＝V0x*t，其中，V0x为投放时无人机水平方向的速度，t为时间；垂直距离y＝V0y*t+(1/2)*g*t^2，其中，V0y为投放时无人机垂直方向的速度，t为时间，g为重力加速度；当无人机垂直方向的速度V0y为0时，垂直距离y＝(1/2)*g*t^2；无人机距离目标点的垂直距离基本不变，由此确定抛投物在空中停留的时间：
无人机的抛投点为距离目标点水平距离:无人机的抛投点为距离目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙良魁，
申请(专利权)人：昆山合朗航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：