[发明专利]一种基于双目视觉技术的无人机实时避障方法

摘要

本发明公开了一种基于双目视觉的无人机实时避障方法，包括1)、通过双目相机采集视差图，并进行三维重构，计算深度；2)、增加阈值，只识别小于避障半径Zmax范围内的障碍；3)、遍历图像，计算每个像素点的障碍情况；4)、计算每个小格单元内的障碍物填充率：填充率大于50％，存在障碍物；填充率在10％～50％内，认为未知，存在风险；填充率小于10％，认为安全。5)、分析安全区域的大小和分布情况，进而输出控制无人机前后、左右、上下的运动速度，以及旋转角速率；6)、进行双目视觉避障的同时，允许用户操纵遥控器，产生无人机额外的前后、左右、上下的运动速度v，以及旋转角速率ω，并与飞行控制系统自然稳定地融合，从而快速稳定地进行自主避障。

主权项

1.一种基于双目视觉技术的无人机实时避障方法，其特征在于，双目视觉实时避障系统包括无人机本体、遥控器和设置在无人机本体上控制器、计算单元、双目相机，双目相机与控制器之间电连接，遥控器与控制器之间通过无线通信模块进行通讯；基于该系统进行无人机实时避障的方法，包括如下步骤：步骤一、无人机在飞行过程中，通过双目相机采集视差图，并进行三维重构，计算深度；步骤二、设置无人机避障阈值Zmax，识别小于避障阈值Zmax范围内的障碍物；步骤三、对视差图进行阈值截断之后，则获取了包含Zmax距离内物信息的图像，将该图像分成n行、m列的小格单元，遍历每个单元小格中的像素，计算单元计算每个像素点被障碍物覆盖的情况，然后计算出每个小格单元内的障碍物填充率δi，i＝1,2,...,n*m，n>2，m>2为正整数，设置两个不同的填充率门限值a和b，a>b；1)、如果δi>a，则认为该小格单元区域不能飞行，存在障碍物；2)、如果b<δi<a，则认为该小格单元区域暂定为不确定区域，存在风险；3)、如果δi<b，则认为该小格单元没有障碍物，属于安全区域；将所有δi>a的区域填充一种颜色，将所有b<δi<a的区域填充另一种颜色，将所有δi>a的区域填充第三种颜色，统计当前帧视差图的安全区域情况；步骤五、分析安全区域的尺寸大小和分布情况，结合无人机当前在上下、左右、前后三个方向上的角度和偏航方向，控制器控制无人机前后、左右、上下的运动速度，以及旋转角速率，引导无人机至安全区域飞行；步骤六、进行双目视觉自动避障的同时，允许用户通过操纵遥控器控制无人机，遥控无人机额外的前后、左右、上下的运动速度v，以及旋转角速率ω；在双目视觉的避障判断与主动操纵遥控器的避障指令间选取时，通过优先级进行决策，决策方法如下：1)、当通过双目视觉判断无人机处于安全阈值范围内时，可允许用户通过遥控器发送的避障指令发挥作用，同时根据安全距离情况对遥控避障值做阈值限制；2)、当通过双目视觉判断无人机处于危险阈值区域内时，则遥控指令无效。步骤八、在地面站中即时显示填充率和指令具体情况，以及避障策略。