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    2017年重庆时时彩老走趋图: 基于光敏传感器的无人飞行器视觉识别装置及其使用方法.pdf

    关 键 词:
    基于 光敏 传感器 无人 飞行器 视觉 识别 装置 及其 使用方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610572970.8

    申请日:

    2016.07.19

    公开号:

    CN106054737A

    公开日:

    2016.10.26

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/042申请日:20160719|||公开
    IPC分类号: G05B19/042; G05D1/10; G05D1/12 主分类号: G05B19/042
    申请人: 陈昊
    发明人: 陈昊
    地址: 430019 湖北省武汉市江大路20号大江天际2号楼3002室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610572970.8

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2016.11.23|||2016.10.26

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置及其使用方法,基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置包括视觉识别???1)、用于检测飞行环境的光线强度的光敏传感器(2)和飞行控制器(3),当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值时,所述飞行控制器(3)断开与所述视觉识别???1)的连接或关闭所述视觉识别???1)。

    权利要求书

    1.一种基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其包括视觉识别???1)、用于
    检测飞行环境的光线强度的光敏传感器(2)和用于控制无人飞行器飞行的飞行控制器(3),
    其特征在于:当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值时,所述飞行
    控制器(3)断开与所述视觉识别???1)的连接或关闭所述视觉识别???1)。
    2.根据权利要求1所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    所述飞行控制器(3)设有计算光敏传感器检测周期的计时器(4),当在N个检测周期内,其中
    N=1,2,3···,所述光线强度均小于第一阈值时,所述飞行控制器(3)发送启动信号到所
    述视觉识别???1)。
    3.根据权利要求1所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度小于第二阈值时,所述飞行控制器(3)断
    开与所述视觉识别???1)的连接或关闭所述视觉识别???1),所述第二阈值小于所述第
    一阈值。
    4.根据权利要求1或3所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在
    于:所述视觉识别装置设有雷达探测???5),当所述视觉识别???1)停止时,启动所述雷
    达探测???5)。
    5.根据权利要求1所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    当所述飞行控制器(3)断开与所述视觉识别???1)的连接或关闭所述视觉识别???1)
    时,所述飞行控制器(3)控制无人飞行器进行减速、悬?;蚯谢环尚锌刂颇J交蚍⑺途ǖ?br />用户。
    6.根据权利要求2所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    所述视觉识别装置设有光源(7),当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度小于第
    二阈值时,启动所述光源(7),当在N个检测周期后,所述光线强度均大于第三阈值时,关闭
    所述光源(7),所述第三阈值大于所述第二阈值,所述第三阈值小于第一阈值。
    7.根据权利要求1所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值或小于第二阈值时,所述
    飞行控制器(3)忽略来自所述视觉识别???1)的数据。
    8.根据权利要求6所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置,其特征在于:
    所述视觉识别???1)包括第一摄像设备、用于采集和数字化所述第一摄像设备的图像的
    第一图像处理???、第二摄像设备、用于采集和数字化所述第二摄像设备的图像的第二图
    像处理??橐约坝糜诨竦萌负涡畔⒌氖泳醮砟??6),所述视觉处理???6)连接所
    述第一图像处理??楹偷诙枷翊砟??,所述光源(7)是可调节性的LED光源,所述光敏
    传感器(2)为光敏电阻型传感器。
    9.一种使用根据权利要求1-8中任一项所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识
    别装置的方法,其包括以下步骤:
    第一步骤(S1)中,光敏传感器(2)检测无人飞行器的飞行环境的光线强度;
    第二步骤(S2)中,当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值或
    小于第二阈值时,所述飞行控制器(3)断开与所述视觉识别???1)的连接或关闭所述视觉
    识别???1)。
    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:
    在N个检测周期内,其中N=1,2,3···,所述光线强度均小于第一阈值时,所述飞行
    控制器(3)发送启动信号到所述视觉识别???1),当所述光敏传感器(2)测量的飞行环境
    的光线强度小于第二阈值时,启动所述光源(7),当在N个检测周期后,所述光线强度均大于
    第三阈值时,关闭所述光源(7)。

    说明书

    基于光敏传感器的无人飞行器视觉识别装置及其使用方法

    技术领域

    本发明属于无人飞行器安全领域,特别是涉及一种基于光敏传感器的无人飞行器
    的视觉识别装置及其使用方法。

    背景技术

    2016年5月发生在特斯拉Model S自动驾驶上的一宗夺命车祸近期被曝光。特斯拉
    公司表示,在强烈的日照条件下,汽车自动驾驶系统未能注意到牵引式挂车的白色车身,因
    此未能及时启动刹车系统,导致驾驶员不幸遇难。这款特斯拉Model S自动驾驶系统依靠一
    套机器视觉识别系统判断一定距离上的障碍物,从而引导汽车自动完成减速、避让等操作。
    但从该次自动驾驶系统的事故来看,机器视觉识别系统中存在一定的弊端,在强烈光线特
    别是太阳光线下,容易出现判断错误的情况,因此存在较大改进的空间。

    类似的视觉避障技术同时也被应用于无人机避障??橹?,采用摄像头获取图像信
    息,分析识别图像内容判断飞行方向上的障碍物。图像采集的方式又被分为主动式采集和
    被动式采集,两者的主要区别在于观测的传感器系统是否主动向环境中的探测方向发出探
    测光。例如,当前热门的大疆精灵4型号无人飞行器上配置的双目视觉传感器就是一种被动
    式采集图像,其技术特点是摄像头不主动向环境中发出探测光,而通过两个以上摄像头采
    集环境图像并计算特征点的坐标差得出环境中障碍物信息,有些类似人类用双眼去观察事
    物的时差,从而获得空间坐标的方式。但是该技术最大的弊端与前述自动驾驶汽车类似,识
    别精度依赖环境光线,无法处理特征比不明显的环境场景,尤其是在环境光线过强或过弱
    时都会容易导致图像识别计算错误,引发事故。

    专利文献CN205131672U公开了一种带有双目视觉结构的无人机,其包括无人机本
    体、固定架、探测装置,所述固定架设置于所述无人机本体的下部,所述探测装置通过固定
    架与无人机本体相连接,所述探测装置包括第一摄像头和第二摄像头、电源???、通信模
    块,所述第一摄像头为红外成像仪,所述红外成像仪用于采集红外图像信息,所述第二摄像
    头为彩色摄像机,所述彩色摄像机用于采集彩色图像信息,所述电源??橛糜诟龊焱?br />成像仪和彩色摄像机供电,所述探测装置通过通信??榻焱馔枷裥畔⒑筒噬枷裥畔⒎?br />送给控制系统。该专利设置双目视觉结构,包括了第一摄像头和第二摄像头,第一摄像头为
    红外成像仪,所述红外成像仪用于采集红外图像信息,所述第二摄像头为彩色摄像机,所述
    彩色摄像机用于采集彩色图像信息,所述探测装置通过通信??榻焱馔枷裥畔⒑筒噬?br />像信息发送给控制系统,通过分析红外图像信息和彩色图像信息可以解决多种场景下的清
    晰图像采集的问题。但该专利的视觉结构依赖环境光线,无法处理特征比不明显的环境场
    景,尤其是在环境光线过强或过弱时都会容易导致图像识别计算错误,因此,容易引发事
    故。

    专利文献CN205049143U公开的一种基于双目视觉的无人机自主障碍物检测系统,
    包括无人机,在无人机上装载有双目视觉系统、其他传感器??榧胺尚锌刂葡低?;所述双目
    视觉系统由两台机载摄像机、视觉采集处理单元构成,所述两台机载摄像机用于获取无人
    机的视觉信息,所述视觉采集处理单元处理视觉数据建立三维飞行环境信息;所述其他传
    感器??橛糜诨袢∥奕嘶姆尚凶刺畔?;所述飞行控制系统接收来自于双目视觉系统及
    其他传感器单元的视觉信息和无人机飞行状态数据,通过融合处理生成飞行控制指令,用
    于控制无人机飞行;所述无人机根据飞行控制系统的飞行控制指令进行飞行,实现对障碍
    物规避飞行功能。该专利将双目视觉系统与其他传感器单元结合在一起,进行飞行路径控
    制和路径规划以对障碍物进行规避,使其具备利用机载摄像机完成视觉避障的能力。但该
    专利的视觉系统依赖环境光线,无法处理特征比不明显的环境场景,尤其是在环境光线过
    强或过弱时都会容易导致图像识别计算错误,因此,安全性存在问题。

    专利文献CN105137440A公开的一种基于超声波与双目视觉的无人机避险探测装
    置,包括电源管理系统、测距系统和接口系统;所述电源管理系统包括电源输出管理单元、
    充电管理单元和锂电池,所述电源输出管理单元能够为整个系统提供稳定的电源供给,所
    述充电管理单元用于为锂电池提供稳定的充电保障;所述测距系统包括视觉单元、超声单
    元、信息处理单元和惯量单元,视觉单元能够实时采集视觉信息并及时传递到信息处理单
    元,并能够根据信息处理单元的控制指令,调整采集参数,超声单元能够定期采集视觉单元
    的朝向距离信息,并能够将采集的数据信息实时传递到信息处理单元,信息处理单元,能够
    实时采集视觉单元和超声单元采集的数据,并能够根据采集的数据经数据融合得出前方障
    碍物的距离和系统的倾角信息,并将产生的数据经接口系统上传或显示;惯量单元能够提
    供系统的倾角信息,用于云台的控制;所述接口系统包括显示单元、接口单元和无线单元,
    显示单元能够将测距系统传递的数据显示;接口单元能够外接各种设备,测距系统的数据
    能够经过接口单元传递给外接设备;无线单元能够将测距系统的数据以无线通信的形式发
    送到相应无线通信设备中。该专利可以实现设备朝向的精确测距与障碍物的识别,最大限
    度提高测距的精度和成功避障的可靠性。但该专利的避障依赖视觉系统,而视觉系统依赖
    环境光线,无法处理特征比不明显的环境场景,尤其是在环境光线过强或过弱时都会容易
    导致图像识别计算错误,因此,安全性存在问题。

    因此,本领域急需要解决的技术问题在于,在飞行中,特别是在飞行环境光线强度
    太强或太弱的情况下,判断视觉系统的可信度以提高飞行的安全性。

    在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能
    包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

    发明内容

    本申请关注到以上问题,提出在一种基于光敏传感器的感应结果来进一步优化的
    无人机视觉识别辅助系统。

    本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

    根据本发明的一方面,一种基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置包括视
    觉识别???、用于检测飞行环境的光线强度的光敏传感器和用于控制无人飞行器飞行的飞
    行控制器,当所述光敏传感器测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值时,所述飞行控制
    器断开与所述视觉识别??榈牧踊蚬乇账鍪泳跏侗鹉??。

    优选地,所述飞行控制器设有计算光敏传感器检测周期的计时器(4),当在N个检
    测周期内,其中N=1,2,3···,所述光线强度均小于第一阈值时,所述飞行控制器发送启
    动信号到所述视觉识别???。

    优选地,当所述光敏传感器测量的飞行环境的光线强度小于第二阈值时,所述飞
    行控制器断开与所述视觉识别??榈牧踊蚬乇账鍪泳跏侗鹉??,所述第二阈值小于所
    述第一阈值。

    优选地,所述视觉识别装置设有雷达探测???,当所述视觉识别??槎峡蛲V?br />时,启动所述雷达探测???。

    优选地,当所述飞行控制器断开与所述视觉识别??榈牧踊蚬乇账鍪泳跏侗?br />??槭?,所述飞行控制器控制无人飞行器进行减速、悬?;蚯谢环尚锌刂颇J交蚍⑺途?br />到用户。

    优选地,所述视觉识别装置设有光源,当所述光敏传感器测量的飞行环境的光线
    强度小于第二阈值时,启动所述光源,当在N个检测周期后,所述光线强度均大于第三阈值
    时,关闭所述光源,所述第三阈值大于所述第二阈值,所述第三阈值小于第一阈值。

    优选地,当所述光敏传感器、测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值或小于第
    二阈值时,所述飞行控制器、)忽略来自所述视觉识别???、的数据。

    优选地,所述视觉识别??榘ǖ谝簧阆裆璞?、用于采集和数字化所述第一摄像
    设备的图像的第一图像处理???、第二摄像设备、用于采集和数字化所述第二摄像设备的
    图像的第二图像处理??橐约坝糜诨竦萌负涡畔⒌氖泳醮砟??,所述视觉处理???br />连接所述第一图像处理??楹偷诙枷翊砟??,所述光源是可调节性的LED光源,所述光
    敏传感器为光敏电阻型传感器。

    根据本发明的另一方面,一种使用所述的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识
    别装置的方法包括以下步骤。

    第一步骤中,光敏传感器检测无人飞行器的飞行环境的光线强度。

    第二步骤中,当所述光敏传感器测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值或小于
    第二阈值时,所述飞行控制器断开与所述视觉识别??榈牧踊蚬乇账鍪泳跏侗鹉??。

    优选地,在N个检测周期内,其中N=1,2,3···,所述光线强度均小于第一阈值
    时,所述飞行控制器发送启动信号到所述视觉识别???,当所述光敏传感器测量的飞行环
    境的光线强度小于第二阈值时,启动所述光源,当在N个检测周期后,所述光线强度均大于
    第三阈值时,关闭所述光源。

    上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够使得本发明的技术手段更加清楚
    明白,达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度,并且为了能够让本发明
    的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,下面以本发明的具体实施方式进行举例
    说明。

    附图说明

    通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述,本发明各种其他的优点和益处
    对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的,
    而并不认为是对本发明的限制。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,
    对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得
    其他的附图。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。

    在附图中:

    图1是根据本发明一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置的
    结构示意图;

    图2是根据本发明另一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置
    的结构示意图;

    图3是根据本发明又一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置
    的结构示意图;

    图4是根据本发明一个实施例的使用基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装
    置的方法的步骤示意图;

    图5是根据本发明一个实施例的使用基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装
    置的工作流程图。

    以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

    具体实施方式

    下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的
    具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限
    制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整
    的传达给本领域的技术人员。

    需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领
    域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利
    要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的
    准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解
    释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以
    说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的?;し段У笔铀饺ɡ?br />要求所界定者为准。

    为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步
    的解释说明,且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

    图1为本发明的一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置的结
    构示意图,本发明实施例将结合图1进行具体说明。

    如图1所示,本发明的一个实施例提供了一种基于光敏传感器的无人飞行器的视
    觉识别装置,基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置包括视觉识别???、用于检测
    飞行环境的光线强度的光敏传感器2和用于控制无人飞行器飞行的飞行控制器3,当所述光
    敏传感器2测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值时,所述飞行控制器3断开与所述视觉
    识别???的连接或关闭所述视觉识别???。

    实施例中,无人飞行器简称“无人机”,英文缩写为“UAV”(unmanned aerial
    vehicle),是利用无线电??厣璞负妥员傅某绦蚩刂谱爸貌僮莸牟辉厝朔苫?。从技术角度
    定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

    本发明实施例中优选的无人飞行器为多旋翼无人飞行器,多旋翼无人飞行器可以
    是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。

    本发明技术方案采用的无人飞行器主要是指小、微型多旋翼无人飞行器,这种无
    人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好,飞行成本低等。本发明使用的飞行器,典型的以
    四轴多旋翼飞行器为代表。

    本发明实施例优选的是,所述视觉识别???包括第一摄像设备、用于采集和数字
    化所述第一摄像设备的图像的第一图像处理???、第二摄像设备、用于采集和数字化所述
    第二摄像设备的图像的第二图像处理??橐约坝糜诨竦萌负涡畔⒌氖泳醮砟??,所
    述视觉处理??榱铀龅谝煌枷翊砟?楹偷诙枷翊砟?榈氖泳醮砟??。

    在一个实施例中,第一摄像设备和/或第二摄像设备包括光学镜头和相机。光学镜
    头相当于人眼的晶状体,在双目视觉识别??橹蟹浅V匾?。光线镜头的主要性能指标有焦
    距、光阑系数、光圈、倍率和接口等。相机是双目视觉识别??榛袢≡夹畔⒌淖钪饕糠?,
    主要使用CMOS相机或CCD相机。

    在一个实施例中,第一图像处理??楹偷诙枷翊砟?橹饕糜诳刂粕阆窕?br />照,完成图像采集与数字化。

    在一个实施例中,视觉处理??榘渴泳醮淼ピ?,基于视差原理并利用第
    一摄像设备和/或第二摄像设备从不同的位置获取被测物体或障碍物的两幅图像,通过计
    算图像对应点间的位置偏差,来获取目标的三维几何信息。通过图像并计算它们之间的差
    别视差图像,使该??榭梢曰竦妹飨匀勘甑纳疃雀?,从而计算出与目标之间的距离、方
    位等信息。

    在一个实施例中,光敏传感器用于测量双目视觉??榛肪彻庀咔慷?。光敏元件可
    包括光电管、光敏电阻、光敏三极管、红外线传感器、紫外线传感器、色彩传感器等,优选地,
    采用简单的光敏电阻型传感器,当光子冲击接合处就会产生电流,从而获得飞行环境的光
    线强度。光敏传感器利用光敏元件将光信号转换为电信号,通过电信号来衡量光强。它的敏
    感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。

    在本发明实施例中优选地,所述飞行控制器3是无人飞行器自身的飞行控制器或
    独立的处理器,该处理器根据光敏传感器测量的光强和预设的第一阈值、第二阈值或第三
    阈值比较,从而进行判断。所述处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电
    路ASIC,现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的
    处理器。

    在一个实施例中,所述视觉识别???是双目视觉识别???,视觉识别???也可
    以是多目视觉识别???。

    图2为本发明的另一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置的
    结构示意图,本发明实施例将结合图2进行具体说明。

    如图2所示,本发明的一个实施例提供了一种基于光敏传感器的无人飞行器的视
    觉识别装置,基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置包括视觉识别???、用于检测
    飞行环境的光线强度的光敏传感器2和飞行控制器3,所述飞行控制器3设有计算光敏传感
    器检测周期的计时器4,当所述光敏传感器2测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值时,
    所述飞行控制器3断开与所述视觉识别???的连接或关闭所述视觉识别???,当在N个检
    测周期内,所述光线强度均小于第一阈值时,所述飞行控制器3发送启动信号到所述视觉识
    别???。

    在一个实施例中,当所述光敏传感器2测量的飞行环境的光线强度小于第二阈值
    时,所述飞行控制器3发送停止信号到所述视觉识别???,所述第二阈值小于所述第一阈
    值。

    在一个实施例中,所述视觉识别装置设有雷达探测???,当所述视觉识别???
    停止时,启动所述雷达探测???。雷达探测???可以是超声波探测???。超声波探测传感
    器可在短距离探测无人机周围障碍物,在飞行方向的一定距离上探测到障碍物时,飞行控
    制器3向飞行控制??榉⒊黾跛俦苷锨肭?,当距离进一步缩小时,向飞行控制??榉⒊鲂?br />请求。

    在另一个实施例中,所述飞行控制器3连接无人飞行器的飞行控制???,当所述
    视觉识别???停止时,所述飞行控制器3发送减速信号、悬停信号或警示信号在一个实施
    例中,飞行控制器3接收地面控制端对无人飞行器的控制指令,完成飞行操作;或根据视觉
    识别???输出信息,进行目标跟踪飞行;或按照规划航迹执行飞行任务;根据阈值判决结
    果,判断是否接收视觉识别???的输出结果。在如超声波探测??榈钠渌苷夏?榉⒊鼋?br />障警告情况下,采取避障飞行动作。所述飞行控制器3还可以切换飞行控制模式,例如,在飞
    行控制器3中存储有全自动飞行模式、手动飞行模式、运动模式或新手模式等,当所述飞行
    控制器3断开与所述视觉识别???的连接或关闭所述视觉识别???,飞行控制器3切换到
    手动飞行模式,或者还可以将全自动飞行模式的飞行性能降低、或者从运动模式转换到新
    手模式,也就是降低飞行器的最大飞行速度等。

    在本发明实施例中优选地,光敏传感器2实时探测飞行环境光线强度,并设定环境
    光线强度判断阈值,如果环境光线强度高于第一阈值,即该环境可能导致例如双目视觉的
    视觉识别???的图像信息曝光过度,立即停止使用基于视觉识别???的避障模式,减速、
    悬停,发出警示信息或改为手动操作或启用近距离雷达探测???。直到N个环境光线探测周
    期内,光敏传感器2始终低于第一阈值,则重新启用如双目视觉传感器??榈谋苷闲畔?。另
    外,如果环境光线强度低于第二阈值,即该环境可能导致双目视觉传感器图像信息因光线
    不足而判断错误,同样,立即停止使用基于视觉识别???的避障模式,减速、悬停,发出警
    示信息或改为手动操作或启用近距离雷达探测???。

    图3为本发明的另一个实施例的基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置的
    结构示意图,本发明实施例将结合图3进行具体说明。

    如图3所示,本发明的一个实施例提供了一种基于光敏传感器的无人飞行器的视
    觉识别装置,基于光敏传感器的无人飞行器的视觉识别装置包括视觉识别???、用于检测
    飞行环境的光线强度的光敏传感器2、光源7和飞行控制器3,所述飞行控制器3设有计算光
    敏传感器检测周期的计时器4,当所述光敏传感器2测量的飞行环境的光线强度小于第二阈
    值时,启动所述光源7,当在N个检测周期后,所述光线强度均大于第三阈值时,关闭所述光
    源7,所述第三阈值大于所述第二阈值,所述第三阈值小于第一阈值。

    在一个实施例中,在环境光线强度低于第二阈值的情况下,选择同时开启光源7辅
    助探测光线,帮助加强环境光线??艄庠?的辅助光线后,如果环境光线强度在计时器N个
    检测周期后,光敏传感器高于第三阈值,第三阈值高于第二阈值,则关闭电源7的辅助探测
    光线,否则就持续开启电源7的辅助光线;该电源7的辅助光线能够使无人飞行器在强光环
    境下和弱光环境避免双目视觉传感器的视觉识别错误;并在弱光环境下,增加辅助光线,提
    高双目视觉传感器的视觉识别精度;极大地提高了无人机依靠双目视觉传感器时的飞行安
    全性。本发明并不限制无人飞行器上使用光敏传感器和辅助光源,随着技术的演进,各类光
    敏传感器和辅助光源设备体积减小、重量减轻、精度提高,均可应用于无人机辅助双目视觉
    传感器进行视觉识别。

    在一个实施例中,具体的第一阈值、第二阈值和第三阈值的数值,探测周期,以及
    判断周期N,均以不同双目视觉识别设备的镜头焦距、光阑系数、光圈、倍率等参数,结合实
    际测量无人飞行器的视觉避障模式下的工作情况,来进行样本采集得出。

    通常而言,在视觉识别???性能越好的情况下,该视觉避障模式能够正常工作的
    范围越大。在视觉识别???的性能越差的情况下,则该视觉避障模式可能工作的范围越
    小。然而,为了确保无人机在自动飞行模式下避障的可靠性,尤其是在指飞行等脱离了用户
    控制和监管的自动飞行模式下,对于上述第一阈值、第二阈值、第三阈值的数值范围选取则
    倾向于采用更加保守和谨慎的原则,换句话说,在全自动飞行模式下,随着无人机的智能
    化,在某些飞行控制模式下,用户只需要指定飞行目的地,无人飞行器会按照预定的飞行策
    略来设计飞行路线,并自动完成飞行任务,其间为了确保飞行安全,会兼用避障模式来躲避
    或者绕开障碍物,此时由于无人飞行器的飞行控制脱离了用户的操控,所以可以称之为全
    自动飞行模式,相对的,在用户的飞行控制之下,也可以兼用避障模式,此时主要是防止因
    为用户的误操作或者不小心所导致的飞行器朝向危险区域的飞行,一般而言,这种情况下,
    对于避障模式的要求可以放低,因为用户在得到避障模式的预警就能迅速反应过来,并不
    一定真的需要最终依赖避障模式下,系统优先切断用户的不当飞行控制指令,相较于普通
    情况下的避障模式的第一阈值和第二阈值而言,此时的第一阈值的取值会更低、第二阈值
    的取值会更高。

    在一个实施例中,所述光源7是可调节性的LED光源,所述光敏传感器2为光敏电阻
    型传感器。

    在一个实施例中,所述飞行控制器3可包括存储器,存储器可以是易失性存储器或
    非易失性存储器。存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存
    储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。

    在一个实施例中,用于环境光线较弱或双目视觉识别??槎蕴囟勘杲懈俚?br />情况下,开启辅助光源。辅助光源应尽可能地突出目标物体的特征量,在物体需要检测的部
    分与那些不重要部份之间应尽可能地产生明显的区别。目前,根据应用不同辅助光源可选
    择高频荧光灯、光纤卤素灯、LED。本实用例选择LED辅助光源。

    在一个实施例中,光源7可设有辅助光源控制??椋焊葶兄蹬芯瞿?榈呐芯鼋?br />果,控制辅助光源的开启和关闭。也可根据视觉处理??槎愿倌勘甑男枨?,选择辅助光源
    的形状。

    参见图4,根据本发明一个实施例的使用所述的基于光敏传感器的无人飞行器的
    视觉识别装置的方法包括以下步骤。

    第一步骤S1中,光敏传感器2检测无人飞行器的飞行环境的光线强度。

    第二步骤S2中,当所述光敏传感器2测量的飞行环境的光线强度大于第一阈值或
    小于第二阈值时,飞行控制器3断开与所述视觉识别???的连接或关闭所述视觉识别???br />1。

    本发明的实施例优选的是,在N个检测周期内,所述光线强度均小于第一阈值时,
    所述飞行控制器3发送启动信号到所述视觉识别???,当所述光敏传感器2测量的飞行环
    境的光线强度小于第二阈值时,启动所述光源7,当在N个检测周期后,所述光线强度均大于
    第三阈值时,关闭所述光源7。

    下面我们将在图5中进一步说明本发明的视觉识别装置工作流程。

    如图5所示的视觉识别装置的工作流程图,首选,的基于光敏传感器的无人飞行器
    的视觉识别装置初始化,光敏传感器2周期性地采集飞行环境的光线强度,当环境光线强度
    小于预设的第一阈值且大于第二阈值,计时器计算是否连续N个检测周期中,环境光线强度
    均是小于预设的第一阈值且大于第二阈值,如果是,则视觉识别??榈氖菔强尚诺?,无人
    飞行器可根据该数据正常飞行,如果不是,光敏传感器2继续周期性地采集飞行环境的光线
    强度,当环境光线强度不是小于预设的第一阈值且大于第二阈值的时候,视觉处理??槭?br />出数据不可信任,无人飞行器减速、悬停、转为手动操作模式或启动短距离避障雷达,当环
    境光线强度小于第二阈值时,光源7保持开启状态,当大于第三阈值时,光源7关闭。

    尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述,但本发明并不局限于上述的
    具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性
    的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所?;さ姆段?br />的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本发明?;ぶ?。

    关于本文
    本文标题:基于光敏传感器的无人飞行器视觉识别装置及其使用方法.pdf
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