无人机影像数据实时处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明一种无人机影像数据实时处理方法，属于目标定位技术领域。
【背景技术】
[0002] 无人机具有飞行距离远、续航时间长、无人员生命危险等特点，通过无人机实时获 取地面目标的图像是无人机作战使用中的一个重要方面。无人机实时获取地面目标的图像 具有实时性好、可操作性强等优点，广泛应用于预先侦察、实时侦察、毁伤评估等使用方面。 从图像处理角度来看，无人机实时获取地面目标的图像主要是用于判读分析和定位处理。
[0003] 但是无人机获取的图像在传输到地面的过程中受各种因素的影响，使清晰度降 低，从而也降低定位精度。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的不足，本发明的发明目的是提供一种无人机影像数据实时 处理方法，所述方法大大增强了图像边缘的清晰度，从而提高了定位精度。
[0005] 为实现所述发明目的，本发明提供一种无人机影像数据实时处理方法，包括以下 步骤：
[0006] S01:利用机载摄像设备获取地面目标的图像；
[0007] S02:利用无人机载定位系统获取无人机的位置数据；
[0008] S03:地面站对无人机获取地面目标的图像无人机的位置数据处理以得到目标的 位置。
[0009] 优选地，地面站对无人机获取的地面目标的图像处理包括对图像进行滤波，具体 包括：
[0010] S3.1将获取的地面目的图像由平面坐标系转换到图像像素坐标系，并将图像像素 坐标系中的图像保存到数组V中，数组V表示为：
[0012] 式中，1 < i <m，l < j
[0013] S3.2数组V中非边缘的每个元素（i，j)的值用L代替得到数组P，用数组p显示图 像即得到增强的图像，其中数组P表示为：
[0020] 上式中，α，β为常数。
[0021] 与现有技术相比，本发明提供的方法大大增强了图像边缘的清晰度，从而提高了 定位精度。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明提供的无人机系统的示意图；
[0023] 图2是本发明提供的无人飞机外形结构示意图。
[0024] 图3是本发明提供的地面站对无人机获取的图像进行处理的流程图；
[0025]图4是图像的平面坐标和地面坐标的关系图；
[0026] 图5是本发明提供的检测被定位目标的轮廓的边缘的流程图；
[0027] 图6是本发明提供的被定位目标的轮廓的边缘的连接过程的流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图详细说明本发明。
[0029]图1是本发明提供的无人机系统的示意图，如图1所示，本发明提供的无人机系统 包括:无人机载航拍图像发射机和地面站航拍图像接收机，其中，无人机载航空图像发射机 包括CCD像机、定位模块、存储器、通信模块和处理器(CPU)，其中，CCD像机用于获取地面目 标的图像，并将所拍摄的图像传送给CPU，定位模块用于获取无人机的位置数据及时间数 据，并传送给CPU，CPU用于将时间数据、位置数据和图像数据打包成帧而后传送给通信模 块，通信模块将所述帧数据调制到高频信号上并通过无线信道发送给地面站，存储器用于 存储数据和航拍图像发射机的操作系统，也存储应用程序。地面站航拍图像接收机包括地 面通信模块、操作单元、显示器、存储器、图像处理单元和地面处理器(CPU)，其中，地面通信 模块用于接收无人机通信模块发来的高频信号，并从高频信号中解调出帧数据，而后传送 给地面CPU，CPU解帧取出时间数据、位置数据和图像数据并保存在存储器中，图像处理单元 用于从存储器中取出图像数据，并通过地面CPU进行处理，之后根据需要适当显示在显示 器。图像处理单元包括图像校正单元、轮廓边缘检测单元和边缘断点连接单元。
[0030]操作单元例如由键盘、鼠标、触摸面板、各种开关等实现，它们用于向地面CPU输入 操作指令。显示器由LCD或EL显示器等显示装置实现，在地面CPU的控制下，显示包括由CCD 拍摄的图像画面在内的各种画面。
[0031 ] 存储器由能够更新记录的闪速存储器等称为ROM或RAM的各种1C存储器、内置或通 过数字通信端子连接的硬盘、CD-ROM等信息记录介质及其读取装置等实现，存储有用于使 地面CPU进行动作实现地面CPU具备的各种功能的程序和在该程序的执行中使用的数据等。 例如，在存储器内记录有由通信单元取得的地面图像的图像数据。并且，在存储器内还记录 有用于实现本发明的处理并从地面图像检测被定位目标等的图像校正、轮廓边缘、连接中 断的轮廓边缘的图像处理程序。
[0032] 图2是本发明提供的无人飞机外形结构示意图。如图2所示，本发明无人飞机包括 机架132,机架32中设置有主涵道143,所述主涵道143内设置有支架134,支架134上设置有 主桨叶133。所述机架132两侧分别设置有固定翼135和固定翼136,飞行时，两侧的固定翼产 生气动升力，降低主体涵道内的燃油发动机的耗油率。机架132两侧的固定翼中分别设置有 小涵道143和小涵道142,小涵道内分别设置有小桨叶（图中未示）。机架的前面和后面设置 有前缘138和后翼137,前缘138和后翼137中分别设置有小涵道141和小涵道144,前缘和后 翼137的小涵道内分别设置有小桨叶（图中未示）。后翼上设置尾翼129和尾翼140,尾翼129 和尾翼140呈V型，用以增加飞行稳定性。主桨叶由燃油发动机提供动力。小桨叶电动机提供 动力，电动机由电池提供能源。电池为可充电电池。在涵道桨叶面设置反扭力导流片，用以 平衡涵道桨叶或风扇转动时产生的转动力矩。同时在涵道桨叶或风扇下面设置推力导流 片，产生前行推力。
[0033] 机架、前缘、后翼和尾翼采用铝合金骨架，外铺碳纤维复合材料，在保证强度的同 时减轻机身重量。支架为碳纤维杆用于支撑燃油发动机，作为涵道无人机的主动力，发动机 的油箱安置在主体涵道的外围周边。四个小涵道内的电机采复合材料螺旋桨。
[0034] 图3是本发明提供的地面接收机对无人机载发射机所发射来的数据进行处理的流 程图，如图3所示，处理过程包括：
[0035] 步骤一:通信模块接收由无人机载发射机所发射的高频信号并解调出数据帧而后 传送给处理器，处理器解析数据帧将航拍图像和无人机的位置数据并存储到存储器中； [0036]步骤二：图像处理器在显示器中显示所述航拍图像，并将图像由像素坐标系转换 到图像平面坐标系；
[0037]步骤三:利用DEM数据对图像进行校正以确定被定位目标的大地坐标与其映像在 图像平面坐标系中的坐标之间的映射关系；
[0038]步骤四：选取被定位目标的像在图像中的轮廓边缘；
[0039]步骤五:连接边缘中的断续点；
[0040] 步骤六:将边缘图像输出；
[0041] 步骤七:根据步骤三中的映射关系及步骤六中的被定位目标的像的边缘数据确定 被定位目标的几何数据，如长，宽和高。
[0042]所述利用DEM数据对图像进行校正过程包括：
[0043] S01:从存储器中取出无人机获取的图像数据并在显示器中显示，同时取出拍摄图 像时的无人机位置，该位置为地面坐标，根据无人机的位置坐标可以推算出摄影中心的坐 标(Xo, Yo，Zo);
[0044] S02:将图像由像素坐标系变换图像平面坐标系；
[0045] S03:根据无人机载CCD获取的图像建立共线定位数学模型为：
[0047]式中:Χ、Υ、Ζ是被拍摄目标的地面坐标，x、y是图像的平面坐标。
[0048] f为摄像机焦距，各坐标的关系如图4所示。<