一种多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统的制作方法

本实用新型涉及无人机领域，具体涉及一种多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统。

背景技术：

随着微电子技术和传感器技术的发展，无人机的发展势头迅猛。在复杂的低空作业环境下，无人机在飞行过程中经常会遇到突发的威胁或障碍，当无人机和操控人员距离太远时，仅仅通过操控人员操作无人机进行避障的方式是不理想的，因此需要无人机具备实时测距和避障的功能。

为了实现无人机这一功能，必须选择合适的传感器来侦测无人机周围的作业环境。目前应用较多的传感器有超声波传感器、激光和视觉相机等。视觉相机成本低、重量较轻，并且被动成像，能够包含无人机飞行环境中周围的大量信息。因此使用视觉相机作为传感器获取信息具有明显的优点。尽管计算机视觉经过几十年的发展已经相当成熟，但无人机作为一个全新的应用平台，会有较多的实际问题有待解决，比如由于飞行震动引起的图像模糊，因飞行速度较快需要视觉处理有较强的实时性。如何准确、实时地侦测出低空飞行环境中的障碍物成为无人机避障领域的研究热点和难点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的诸多不足之处，本实用新型提供了一种多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统，该系统由无人机机体、基座和景深图像采集装置组成，所述的景深图像采集装置通过基座与无人机机体连接，所述基座内还设置有机载终端，所述的景深图像采集装置由三组图像采集装置呈正三角形连接而成，采用这种结构的多旋翼无人机，可在低空飞行环境进行实时侦测，准确识别出无人机周围的障碍物，并获得无人机到障碍物的距离和障碍物尺寸信息，为无人机自主避障系统提供决策支持。景深图像采集装置与机载终端之间景深影像数据实时传输，减少了远距离传输造成的延迟，使多旋翼无人机自主避障系统反应更迅速。

本实用新型所采用的具体技术方案是：

一种多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统，该系统由无人机机体、基座和景深图像采集装置组成，所述的景深图像采集装置通过基座与无人机机体连接，所述基座内还设置有机载终端，所述的景深图像采集装置由三组图像采集装置呈正三角形连接而成，且中间设置有与基座配合的连接孔；

其中所述的图像采集装置上设置有红外激光投射器、红外接收摄像头和图像处理器；上述红外激光投射器、红外接收摄像头和图像处理器自左向右水平设置在采集装置面板上，本实用新型中将三组图像采集装置固定成正三角形安装在无人机的正下方,形成360°无死角景深图像采集装置，实现全方位侦测。

所述红外激光投射器由红外激光生成器、光学衍射元件(DOE)及滤光片组成，光学衍射元件(DOE)和滤光片依次放置在红外激光生成器的正前方，红外激光生成器射出准直后的激光束，经光学衍射元件(DOE)进行散射和滤光片过滤后，投射出覆盖红外接收摄像头可视范围的红外光线，当红外光线遇到环境中的各种障碍物时发生折射；

所述红外接收摄像头用于接收红外激光投射器投射到物体上的折射红外光线，把接收到的红外编码影像传给图像处理器。

所述图像处理器用于处理红外编码影像，然后逐帧生成准确的景深影像，实时的将景深影像数据传输出给机载终端。

所述机载终端设置在基座内，可以对景深影像进行实时处理分析，识别出影像中的障碍物,根据3D结构光技术对障碍物进行三维重建，计算出多旋翼无人机飞行到障碍物的距离和障碍物尺寸信息，并通过上述信息传输给多旋翼无人机的内置自主避障系统和控制装置，实现无人机的自主避障。

上述数据传输均采用数据线连接传输；且所述各设备均为市场上直接采购获得；

所述多旋翼无人机机体内置电源模块，一般采用大容量可充电锂电池组，用于给整套无人机系统供电。

综上所述，采用这种结构的多旋翼无人机，可在低空飞行环境进行实时侦测，准确识别出无人机周围的障碍物，并获得无人机到障碍物的距离和障碍物尺寸信息，为无人机自主避障系统提供决策支持。景深图像采集装置与机载终端之间景深影像数据实时传输，减少了远距离传输造成的延迟，使多旋翼无人机自主避障系统反应更迅速。

附图说明

图1为本实用新型所述多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统的结构示意图；

图2为所述景深图像采集装置的结构示意图；

图3为所述图像采集装置的结构示意图；

图中1为无人机机体，2为基座，3为景深图像采集装置，4为连接孔，5为图像采集装置，6为滤光片，7为光学衍射元件，8为红外激光生成器，9为红外激光投射器，10为红外接收摄像头，11为图像处理器。

具体实施方式

一种多旋翼无人机实时测距和视觉避障系统，该系统由无人机机体1、基座2和景深图像采集装置3组成，所述的景深图像采集装置3通过基座2与无人机机体1连接，所述基座2内还设置有机载终端，所述的景深图像采集装置3由三组图像采集装置5呈正三角形连接而成，且中间设置有与基座2配合的连接孔4；

其中所述的图像采集装置5上设置有红外激光投射器9、红外接收摄像头10和图像处理器11；上述红外激光投射器9、红外接收摄像头10和图像处理器11自左向右水平设置在图像采集装置面板上，本实用新型中将三组图像采集装置固定成正三角形安装在无人机的正下方,形成360°无死角景深图像采集装置，实现全方位侦测。

所述红外激光投射器9由红外激光生成器8、光学衍射元件(DOE)7及滤光片6组成，光学衍射元件7和滤光片6依次放置在红外激光生成器8的正前方，红外激光生成器射出准直后的激光束，经光学衍射元件(DOE)进行散射和滤光片过滤后，投射出覆盖红外接收摄像头可视范围的红外光线，当红外光线遇到环境中的各种障碍物时发生折射；

所述红外接收摄像头10用于接收红外激光投射器投射到物体上的折射红外光线，把接收到的红外编码影像传给图像处理器。

所述图像处理器11用于处理红外编码影像，然后逐帧生成准确的景深影像，实时的将景深影像数据传输给机载终端。

所述机载终端设置在基座内，可以对景深影像进行实时处理分析，识别出影像中的障碍物,根据3D结构光技术对障碍物进行三维重建，计算出多旋翼无人机飞行到障碍物的距离和障碍物尺寸信息，并通过上述信息传导给多旋翼无人机的内置自主避障系统和控制装置，实现无人机的自主避障。

上述数据传输均采用数据线连接传输；且所述各设备均为市场上直接采购获得；

所述多旋翼无人机内置电源模块，一般采用大容量可充电锂电池组，用于给整套无人机系统供电。