高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输监控装置的制造方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及无人机侦查领域，具体涉及高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输监控装置。
【背景技术】
[0002]无人飞行器，尤其是四轴飞行器随着科技的发展得到了相当的发展和应用，而无人飞行器的一个广泛应用领域就是航拍侦查。这种航拍侦查在专业环境下，专业环境下，取景时间长，拍摄要求高，操作者专业，所以一般采用的都是反复多次拍摄，然后后期剪辑拼接，得到用户所能享受的最佳呈现效果的侦查拍摄方式。也因此，在专业环境下，拍摄效果的提升为本领域技术人员所关注，比如:防抖、稳定等。
[0003]现有的侦查视频图像的回传，大多数是基于模拟视频信号，图像不清晰，还需要一个称为1SD的设备，这个设备实际上就将高清摄像机的模拟视频信号与飞行参数进行叠加回传地面，因此虽然飞机上存储的是高清图像，但回传到地面的图像是叠加了飞行状态参数的模拟图像，而人们往往需要实时看到飞机上拍摄的高清数字图像。
[0004]无人机系统包括了无人机机体平台、任务载荷及数据无线传输三个部分。无人机视频数据传输应用实现的关键在于无线传输链路手段。目前的无线传输技术主要有包括以下技术:3G 网络(CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)、4G(TD_LTE 和 FDD-LTE)网络、无线局域网(WIFI)、卫星、微波等。
[0005]卫星和微波技术是无线视频传输的传统手段，且卫星通信技术的最大优点是服务范围广、功能强大、使用灵活，不受地理环境和其它外部环境的影响，尤其是不受外界电磁环境的影响。但这两种技术成本居高不下，其昂贵的初始建造费用和通讯费用常使人望而却步，无法大面积推广。
[0006]WIMAX/WIFI等技术构建无线城域网来进行大范围覆盖的视频应用，需要建设方建设大量基站，一方面基站建设成本巨大，非一般用户能够承受；另一方面即使某一单位建成了无线城域网，由于其初始建设费用巨大而不愿与其他用户进行共享，从而对社会资源造成了较大浪费。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输监控装置，该装置支持视觉导航、图像识别与避障，能够在不受传送延迟影响的情况下适当地改变参数，由此提高图像识别率，将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起，可解决大容量图像数据的高速交换，并具有较高的安全性。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供一种高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输监控装置，该监控装置包括:
[0009]安装在无人机上的监控计算机、机端图像处理模块、卫星导航单元、高清高倍变焦运动摄像机、视频图像无线发射模块；
[0010]所述机端图像处理模块包括:数据接收单元、参数改变单元、解码单元和图像识别单元，数据接收单元接收包括图像编码数据和参数的图像编码流，参数改变单元能够改变数据接收单元接收的参数，解码单元根据被参数改变单元改变的参数对接收的图像编码数据解码并生成图像解码数据，图像识别单元对解码后的图像解码数据执行图像识别。
[0011]优选的，所述机端图像处理模块，以百兆以太网口与所述监控计算机连接，通过所述监控计算机的以太网交换芯片(LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动相机传回的图片，进行图像的分析解算，并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元数据进行融合，进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪。
[0012]优选的，图像识别单元在图像识别过程中计算指示图像识别准确度的指标，参数改变单元基于在图像识别过程中计算出的指示图像识别准确度的指标改变由数据接收单元接收的参数。
[0013]优选的，解码单元包括解块滤波器，参数改变单元改变作为由数据接收单元接收的参数的、指示是否针对图像编码数据利用解块滤波器的参数和解块滤波器的滤波器系数中的至少一个。
[0014]优选的，解码单元包括逆量化单元，所述参数含有用于生成图像编码数据的编码中所包含的量化参数。参数改变单元改变数据接收单元接收的参数中含有的量化参数，然后将该量化参数提供给逆量化单元。
[0015]优选的，解码单元包括正交逆变换单元。所述参数含有用于为了生成图像编码数据所执行的编码中包含的正交变换的正交变换系数。参数改变单元改变由数据接收单元接收的参数中含有的正交变换系数，然后将所述系数提供给正交逆变换单元。
[0016]优选的，所述监控计算机具有图像编码单元，对高清高倍变焦运动摄像机获取的图像进行编码，然后机端图像处理模块通过数据接收单元接收通过所述图像编码生成的图像编码流，参数改变单元根据无人机的运行情况改变数据接收单元接收的参数。
[0017]优选的，所述高清高倍变焦运动摄像机直接由以太网口与监控计算机所扩展的以太网交换式总线进行连接，支持多个视频流的转发，通过以太网交换芯片(LANswitch)将高清视频数据传给机端图像处理模块(DSP+ARM)进行图像计算。
[0018]优选的，所述卫星导航单元为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机，出CAN总线与监控计算机(ARM)连接，支持GPS和北斗导航定位，支持磁航向计对飞行器姿态的解算，并与惯性测量单元(MU)进行数据融合，最终由监控计算机解算飞行器姿态和飞行器位置。
[0019]优选的，所述视频图像无线发射模块可兼容多种信号发射模式，包括距离无线传输模式，卫星信号发射模式，3G/4G移动信号发射模式等。
[0020]本发明具有以下优点和有益效果:(1)支持高清数字图像实时传回地面，满足高清数字传输要求，支持视觉导航、障碍规避和图像目标识别跟踪，满足新技术发展要求；(2)能够在不受传送延迟影响的情况下适当地改变参数，由此提高图像识别率；(3)该设备是通过将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起，只需要一套视频图像采集系统和多信道分发系统设备，就能将两种通信链路捆绑传输音视频信号，使得应急指挥通信宽带成本降低，并且使得使用范围提升。
【附图说明】
[0021]图1示出了本发明的一种高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输系统及其监控装置的框图。
[0022]图2示出了本发明的一种高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输方法。
【具体实施方式】
[0023]图1是示出了本发明的一种高倍变焦无人机空中高清多维实时侦查传输系统。该系统包括:安装在无人机内的监控装置I和安装在地面中心站的视频传输装置2。
[0024]其中，监控装置I包括:安装在无人机上的监控计算机11、卫星导航单元13、高清高倍变焦运动摄像机12、机端图像处理模块14和视频图像无线发射模块15。
[0025]所述监控计算机11还嵌入有以太网交换芯片(LANswitch)，所述以太网交换芯片(LANswitch)与监控计算机Il(ARM)通过局域网(LAN)连接，
[0026]所述机端图像处理模块14以百兆以太网口与所述监控计算机连接，通过所述监控计算机的以太网交换芯片(LANswitch)所扩展的以太网交换式总线接收高清运动相机传回的图片，进行图像的分析解算，并与光流传感器、超声波传感器、惯性测量单元数据进行融合，进行视觉导航、障碍规避、图像目标识别跟踪。
[0027]数据接收单元接收分组数据，并从所述分组数据中提取图像编码流。图像编码流是被称为基本(elementary)流的编码图像数据。例如，一些基本流符合诸如MPEG-2 (MPEG:运动图象专家组)和HEVC (高效率视频编码)的H.264的编码标准，具有至少由序列层级和图片层级构成的双层结构，每一层级包括报头部分和数据部分。报头部分含有各种用于编码的各种参数。通过典型的解码器利用所述参数作为解码参数对数据部分进行解码。参数改变单元改变图像编码流中的参数并将含有改变后的参数的图像编码流提供给解码器。解码器利用图像编码流中的改变后的参数作为解码参数对图像编码流的数据部分解码，从而生成解码图像。图像识别单元检测、辨识、跟踪解码图像中的对象等。
[0028]图像识别单元在图像识别过程中计算指示图像识别准确度的指标，参数改变单元基于在图像识别过程中计算出的指示图像识别准确度的指标改变由数据接收单元接收的参数。
[0029]后面将具体描述参数改变单元进行的参数改变方法。将通过图像编码流中含有的报头中的参数从由编码器单元生成并添加的值改变为另一值。假定解码图像是供人查看的，对编码器单元生成并添加的参数进行优化以抑制图像劣化。所述参数并非总是设定在用于图像识别单元中的识别的适当值。因而，参数改变单元将通过网络接收的图像编码流中含有的报头中的参数改变为用于图像识别单元中的识别的适当值。这能够改善图象识别单元中的图像识别率。能够按照适当的方式快速地改变所述参