無人機影像數(shù)據(jù)實時處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明一種無人機影像數(shù)據(jù)實時處理方法，屬于目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無人機具有飛行距離遠(yuǎn)、續(xù)航時間長、無人員生命危險等特點，通過無人機實時獲 取地面目標(biāo)的圖像是無人機作戰(zhàn)使用中的一個重要方面。無人機實時獲取地面目標(biāo)的圖像 具有實時性好、可操作性強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于預(yù)先偵察、實時偵察、毀傷評估等使用方面。 從圖像處理角度來看，無人機實時獲取地面目標(biāo)的圖像主要是用于判讀分析和定位處理。
[0003] 但是無人機獲取的圖像在傳輸?shù)降孛娴倪^程中受各種因素的影響，使清晰度降 低，從而也降低定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種無人機影像數(shù)據(jù)實時 處理方法，所述方法大大增強了圖像邊緣的清晰度，從而提高了定位精度。
[0005] 為實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種無人機影像數(shù)據(jù)實時處理方法，包括以下 步驟：
[0006] S01:利用機載攝像設(shè)備獲取地面目標(biāo)的圖像；
[0007] S02:利用無人機載定位系統(tǒng)獲取無人機的位置數(shù)據(jù)；
[0008] S03:地面站對無人機獲取地面目標(biāo)的圖像無人機的位置數(shù)據(jù)處理以得到目標(biāo)的 位置。
[0009] 優(yōu)選地，地面站對無人機獲取的地面目標(biāo)的圖像處理包括對圖像進(jìn)行濾波，具體 包括：
[0010] S3.1將獲取的地面目的圖像由平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到圖像像素坐標(biāo)系，并將圖像像素 坐標(biāo)系中的圖像保存到數(shù)組V中，數(shù)組V表示為：
[0012] 式中，1 < i <m，l < j
[0013] S3.2數(shù)組V中非邊緣的每個元素（i，j)的值用L代替得到數(shù)組P，用數(shù)組p顯示圖 像即得到增強的圖像，其中數(shù)組P表示為：
[0020] 上式中，α，β為常數(shù)。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法大大增強了圖像邊緣的清晰度，從而提高了 定位精度。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明提供的無人機系統(tǒng)的示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明提供的無人飛機外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明提供的地面站對無人機獲取的圖像進(jìn)行處理的流程圖；
[0025]圖4是圖像的平面坐標(biāo)和地面坐標(biāo)的關(guān)系圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明提供的檢測被定位目標(biāo)的輪廓的邊緣的流程圖；
[0027] 圖6是本發(fā)明提供的被定位目標(biāo)的輪廓的邊緣的連接過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0029]圖1是本發(fā)明提供的無人機系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的無人機系統(tǒng) 包括:無人機載航拍圖像發(fā)射機和地面站航拍圖像接收機，其中，無人機載航空圖像發(fā)射機 包括CCD像機、定位模塊、存儲器、通信模塊和處理器(CPU)，其中，CCD像機用于獲取地面目 標(biāo)的圖像，并將所拍攝的圖像傳送給CPU，定位模塊用于獲取無人機的位置數(shù)據(jù)及時間數(shù) 據(jù)，并傳送給CPU，CPU用于將時間數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)打包成幀而后傳送給通信模 塊，通信模塊將所述幀數(shù)據(jù)調(diào)制到高頻信號上并通過無線信道發(fā)送給地面站，存儲器用于 存儲數(shù)據(jù)和航拍圖像發(fā)射機的操作系統(tǒng)，也存儲應(yīng)用程序。地面站航拍圖像接收機包括地 面通信模塊、操作單元、顯示器、存儲器、圖像處理單元和地面處理器(CPU)，其中，地面通信 模塊用于接收無人機通信模塊發(fā)來的高頻信號，并從高頻信號中解調(diào)出幀數(shù)據(jù)，而后傳送 給地面CPU，CPU解幀取出時間數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)并保存在存儲器中，圖像處理單元 用于從存儲器中取出圖像數(shù)據(jù)，并通過地面CPU進(jìn)行處理，之后根據(jù)需要適當(dāng)顯示在顯示 器。圖像處理單元包括圖像校正單元、輪廓邊緣檢測單元和邊緣斷點連接單元。
[0030]操作單元例如由鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸面板、各種開關(guān)等實現(xiàn)，它們用于向地面CPU輸入 操作指令。顯示器由LCD或EL顯示器等顯示裝置實現(xiàn)，在地面CPU的控制下，顯示包括由CCD 拍攝的圖像畫面在內(nèi)的各種畫面。
[0031 ] 存儲器由能夠更新記錄的閃速存儲器等稱為ROM或RAM的各種1C存儲器、內(nèi)置或通 過數(shù)字通信端子連接的硬盤、CD-ROM等信息記錄介質(zhì)及其讀取裝置等實現(xiàn)，存儲有用于使 地面CPU進(jìn)行動作實現(xiàn)地面CPU具備的各種功能的程序和在該程序的執(zhí)行中使用的數(shù)據(jù)等。 例如，在存儲器內(nèi)記錄有由通信單元取得的地面圖像的圖像數(shù)據(jù)。并且，在存儲器內(nèi)還記錄 有用于實現(xiàn)本發(fā)明的處理并從地面圖像檢測被定位目標(biāo)等的圖像校正、輪廓邊緣、連接中 斷的輪廓邊緣的圖像處理程序。
[0032] 圖2是本發(fā)明提供的無人飛機外形結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明無人飛機包括 機架132,機架32中設(shè)置有主涵道143,所述主涵道143內(nèi)設(shè)置有支架134,支架134上設(shè)置有 主槳葉133。所述機架132兩側(cè)分別設(shè)置有固定翼135和固定翼136,飛行時，兩側(cè)的固定翼產(chǎn) 生氣動升力，降低主體涵道內(nèi)的燃油發(fā)動機的耗油率。機架132兩側(cè)的固定翼中分別設(shè)置有 小涵道143和小涵道142,小涵道內(nèi)分別設(shè)置有小槳葉（圖中未示）。機架的前面和后面設(shè)置 有前緣138和后翼137,前緣138和后翼137中分別設(shè)置有小涵道141和小涵道144,前緣和后 翼137的小涵道內(nèi)分別設(shè)置有小槳葉（圖中未示）。后翼上設(shè)置尾翼129和尾翼140,尾翼129 和尾翼140呈V型，用以增加飛行穩(wěn)定性。主槳葉由燃油發(fā)動機提供動力。小槳葉電動機提供 動力，電動機由電池提供能源。電池為可充電電池。在涵道槳葉面設(shè)置反扭力導(dǎo)流片，用以 平衡涵道槳葉或風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩。同時在涵道槳葉或風(fēng)扇下面設(shè)置推力導(dǎo)流 片，產(chǎn)生前行推力。
[0033] 機架、前緣、后翼和尾翼采用鋁合金骨架，外鋪碳纖維復(fù)合材料，在保證強度的同 時減輕機身重量。支架為碳纖維桿用于支撐燃油發(fā)動機，作為涵道無人機的主動力，發(fā)動機 的油箱安置在主體涵道的外圍周邊。四個小涵道內(nèi)的電機采復(fù)合材料螺旋槳。
[0034] 圖3是本發(fā)明提供的地面接收機對無人機載發(fā)射機所發(fā)射來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的流 程圖，如圖3所示，處理過程包括：
[0035] 步驟一:通信模塊接收由無人機載發(fā)射機所發(fā)射的高頻信號并解調(diào)出數(shù)據(jù)幀而后 傳送給處理器，處理器解析數(shù)據(jù)幀將航拍圖像和無人機的位置數(shù)據(jù)并存儲到存儲器中； [0036]步驟二：圖像處理器在顯示器中顯示所述航拍圖像，并將圖像由像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 到圖像平面坐標(biāo)系；
[0037]步驟三:利用DEM數(shù)據(jù)對圖像進(jìn)行校正以確定被定位目標(biāo)的大地坐標(biāo)與其映像在 圖像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)之間的映射關(guān)系；
[0038]步驟四：選取被定位目標(biāo)的像在圖像中的輪廓邊緣；
[0039]步驟五:連接邊緣中的斷續(xù)點；
[0040] 步驟六:將邊緣圖像輸出；
[0041] 步驟七:根據(jù)步驟三中的映射關(guān)系及步驟六中的被定位目標(biāo)的像的邊緣數(shù)據(jù)確定 被定位目標(biāo)的幾何數(shù)據(jù)，如長，寬和高。
[0042]所述利用DEM數(shù)據(jù)對圖像進(jìn)行校正過程包括：
[0043] S01:從存儲器中取出無人機獲取的圖像數(shù)據(jù)并在顯示器中顯示，同時取出拍攝圖 像時的無人機位置，該位置為地面坐標(biāo)，根據(jù)無人機的位置坐標(biāo)可以推算出攝影中心的坐 標(biāo)(Xo, Yo，Zo);
[0044] S02:將圖像由像素坐標(biāo)系變換圖像平面坐標(biāo)系；
[0045] S03:根據(jù)無人機載CCD獲取的圖像建立共線定位數(shù)學(xué)模型為：
[0047]式中:Χ、Υ、Ζ是被拍攝目標(biāo)的地面坐標(biāo)，x、y是圖像的平面坐標(biāo)。
[0048] f為攝像機焦距，各坐標(biāo)的關(guān)系如圖4所示。<