[发明专利]一种基于光流的无人机避障方法

摘要

本发明公开了一种基于光流的无人机避障方法，包括以下步骤：利用无人机上的单目摄像头实时采集前方场景的图像；将图像分成复数行，分别计算中间行和底部行的光流平均值，当中间行光流平均值与底部行光流平均值的比值大于设定的阈值时，认为无人机前方存在障碍物，控制无人机做出规避动作。本发明仅需要一个摄像头即可完成避障，不需要安装复杂的传感器，价格低廉，容易应用到各种无人机中，对无人机的机体结构、载重、体积、成本等影响远小于双目避障、激光雷达避障等方法。

主权项

1.一种基于光流的无人机避障方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101、利用无人机上的单目摄像头实时采集前方场景的图像；步骤102、将图像分成复数行，分别计算中间行和底部行的光流平均值，当中间行光流平均值与底部行光流平均值的比值大于设定的阈值时，认为无人机前方存在障碍物，控制无人机做出规避动作；还包括：将图像分成复数列，每一列代表一个区域，分别计算每一列的中间行和底部行的光流比值，根据每一列中间行光流平均值与底部行光流平均值的比值，判断该列是否存在障碍物，进而得到障碍物的横向分布信息；在前方一段距离内如果没有障碍物，就继续前进，同时沿着能使障碍物左右均衡分布和全局光流左右平衡的方向调整飞行方向，如果某列不存在障碍物则该列为安全区域，相邻两列都不存在障碍物则可以得到一个更大的安全区域；如果无人机正前方区域存在障碍物，则无人机在左右两侧选择一个较大的安全区域转向后再继续飞行，如果前方找不到安全区域则转向90度；如果正前方没有障碍物，无人机在继续保持前进的同时，沿着能使障碍物更加均衡地分布在无人机两侧的方向转动，无人机前方障碍物的分布越密集，无人机前进的平动速度就越小，前方的安全区域偏离图像的中心越远，无人机的转向转速就越大，在上述步骤中，具体是将图像分成8列，得到的8列图像从左到右依次标记为1至8；所有的列均不存在障碍物，此时前进的平动速度为最高速度，无人机转向的旋转速度为0；列1或列8存在障碍物，其他各列均不存在障碍物，此时平动速度采用次高速度；列2或7存在障碍物，列3至6均不存在障碍物，此时平动速度采用较低速度；列3或列6存在障碍物，列4和列5均不存在障碍物，此时平动速度采用最低速度；列4或列5存在障碍物，相当于无人机正前方存在障碍物，此时无人机停止前进，改变方向绕行；如果列4和列5均不存在障碍物，且左右两侧障碍物平衡分布，则无人机转向的旋转速度为0；如果列4和列5均不存在障碍物，且左右两侧障碍物距离图像中心距离的差的绝对值为1个列间距，无人机转向的旋转速度为较低旋转速度；如果列4和列5均不存在障碍物，且左右两侧障碍物距离图像中心距离的差的绝对值为2个列间距，无人机转向的旋转速度为较高旋转速度。