[发明专利]一种基于高速公路自动巡检的无人机系统

权利要求书

1.一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，包括无人机主体、地面充电站以及地面控制中心，其特征在于，所述无人机主体包括：

飞行控制模块，接收并执行所述地面控制中心发出的巡航任务，并在该巡航任务执行完毕后返回所述地面充电站；

充电模块，包括用于为所述飞行器主体提供能源的电源、为所述电源充电提供配套的充电配套单元以及充电控制单元，当所述飞行控制模块在所述无人机主体充电过程中接收到所述地面控制中心的飞行信号时，所述充电控制单元比对该巡航任务所需电量与当前电量，仅在当前电量多于该巡航任务所需电量时允许所述飞行控制模块执行该巡航任务，否则继续充电；

视频处理模块，包括视频段制成单元、临时缓存单元以及视频段处理单元，所述视频段制成单元将所述无人机主体执行巡航任务时录制的实况路面视频按设定时间制成视频段并储存至所述临时缓存单元中，所述视频段处理单元能够调用储存在所述临时缓存单元中的视频段并从中提取至少一个帧的实况图像，所述临时缓存单元能够删除所述视频段或者将所述视频段传输至所述地面控制站台；

图片处理模块，包括车流量统计子模块以及应急车道检测子模块，其通过对所述实况图片进行识别，能够分别获取该实况图片中车辆数量信息以及应急车道内的车辆数量信息，并将上述信息反馈至所述地面控制中心，当所述应急车道内存在车辆时，所述图片处理模块控制所述临时缓存单元将相应的视频段传输至所述地面控制中心，否则控制所述临时缓存单元将相应的视频段删除。

2.根据权利要求1所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，

所述图片处理模块还包括：

-语义分割单元，对所述实况图像进行语义分割，获得车道区域和背景区域，并剔除图像中的背景区域；

-二值化处理单元，对剔除背景区域的图像进行二值化处理，获得图像的二值化图像，在该二值化图像中，路面作为背景显示为黑色，车辆以及车道线为前景显示为白色；

所述车流量统计子模块包括：

-车道线剔除单元，对所述二值化图像进行横向扫描，将横向连续N个像素点均为前景像素点的定义为车道线，并在该二值化图像中予以剔除，得到第一处理图像，其中N定义为车道线的宽度阈值；

-车辆轮廓提取单元，对所述第一处理图像进行扫描，捕捉单独的汽车轮廓并赋予其设定灰度值α，α数值介于0和255之间，处理后得到第二处理图像；

-车辆轮廓统计单元，统计第二处理图像中独立的汽车轮廓数量。

3.根据权利要求2所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述应急车道检测子模块包括：

应急车道线轮廓坐标提取单元，沿着二值化图像上的车道的外侧对该二值化图像进行横向扫描，若扫描到其横向为连续N个前景像素点，且该像素点到所述二值化图像侧边距离阈值小于设定范围，则记录首先被扫描到的前景像素点的坐标（X_m;Y_n）；

应急车道线拟合单元，对纵向上连续的前景像素点的坐标（X_m;Y_n）进行曲线拟合，并在所述第二处理图像上绘制出车道线，并赋予其设定灰度值β，β数值介于0和255之间，从而得到第三处理图像；

应急车道扫描单元，能够对从外侧对所述第三处理图像进行横向扫描，根据首先扫描到的图像的灰度值确定应急车道是否被占用。

4.根据权利要求3所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述车辆轮廓填充单元能够对上述第一处理图像的像素点依次进行扫描，若当前像素点为前景像素点，则扫描其邻域设定范围内的像素点，若其邻域中的前景像素点数量大于或者等于设定阈值，则将其邻域全部填充成前景像素点从而获得独立的汽车轮廓，并赋予其设定灰度值α，以获得所述第二处理图像。

5.根据权利要求4所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述应急车道线拟合单元通过最小二乘法对纵向连续的所述前景像素点的坐标（X_m;Y_n）进行曲线拟合，获得行车道的二次抛物线曲线方程，并根据获得的二次抛物线方程在所述第二处理图像上绘制拟合出来的车道线。