一种基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统的制作方法

本实用新型涉及无人机巡逻技术领域，特别涉及一种基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统。

背景技术：

目前，无人机巡逻、巡检技术被大量应用于军事和民用领域，随着国家对校园安全的日益重视，无人机的监测技术也逐渐运用到校园环境之中。

在巡检、巡逻方面，当光照较弱或者夜晚时，通常采用红外夜视摄像头或者外加远光探照灯的方法，红外夜视摄像头由于滤光片的问题，导致白天色彩还原度不够，会产生偏色。外加探照灯，可能导致采集图像曝光过强且照亮面积有限，这些对进行目标追踪时的图像采集与处理会产生一定的影响。

技术实现要素：

为了解决上述图像采集与处理中的技术问题，本实用新型将提供一种基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，能够不受光照强弱变化的影响，清晰地采集图像信息，并对图像信息中的目标物体进行自主追踪。

本实用新型采用如下技术方案：一种基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，主要包括无人机主体、图像采集模块和地面控制接收站，其特征在于：所述的无人机主体的前部通过云台支架和图像采集模块连接；所述的无人机主体内安装飞行控制器、图像处理模块、姿态传感器系统、对地图像传输模块和人机交互模块；所述的飞行控制器分别与图像处理模块、姿态传感器系统和人机交互模块通过数据线连接；所述图像采集模块分别与图像处理模块、对地图像传输模块通过数据线连接；所述的对地图像传输模块、人机交互模块分别与地面控制接收站建立无线连接；所述的图像采集模块、图像处理模块与飞行控制器协同完成目标追踪与自主避障的功能；所述的图像采集模块、对地图像传输模块与地面控制接收站实现地面图像显示功能；所述的姿态传感器系统中包括用于协同旋翼无人机系统实现自主定点巡航功能的gps模块、电子罗盘；对地图像传输模块与人机交互模块组成无线收发部分。

所述图像采集模块由红外夜视摄像头与普通可见光摄像头共同组成，红外夜视摄像头和普通可见光摄像头通过内置的光感元件感知光线强弱来切换工作状态，并将采集画面通过对地图像传输模块实时传输给地面控制接收站。

所述人机交互模块为将采集的图像信息通过特定算法进行处理，再将处理后的信息传输给飞行控制器，飞行控制器驱动旋翼无人机实现避障以及目标追踪的功能。

所述地面控制接收站的作用是接收空中传回的图像信息、对旋翼无人机发出目标追踪与人工实时操作控制巡航等指令。

所述对地图像传输模块，将图像采集模块采集的图像信息转化为电信号，并经过模数转换变为数字信号，再经过数字信号处理芯片处理，最后通过无线传输方式传输给地面控制接收站并进行显示。

所述人机交互模块是安装在无人机上接收地面控制接收站所发出指令的一种无线接收机。

进一步的，上述的基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，其特征在于：其特征在于：所述的飞行控制器设置有自主定点巡航与人工实时操作控制巡航两种巡航方式；自主定点巡航为地面控制接收站可规划无人机巡航路线，通过人机交互模块将路径信息传输给飞行控制器；姿态传感器系统中的gps导航模块、电子罗盘等传感器实时采集无人机的位置信息，位置信息传回飞行控制器，与规划的路径信息进行对比并实时矫正无人机位置；人工实时操作控制巡航为利用遥控装置将飞行指令通过人机交互模块传递给飞行控制器，飞行控制器根据指令信息控制旋翼无人机飞行轨迹。

进一步的，上述的基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，其特征在于：图像采集模块在空中采集地面的图像并传输给地面控制接收站，地面控制接收站可选择锁定画面中的某个物体，通过无人机实现对地面运动物体的实时追踪。

进一步的，上述的基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，其特征在于：图像采集模块采集图像信息后将图片信息传输到图像处理模块，利用特征匹配法对图像进行运动估计与全局补偿，使图像背景静态化，再利用帧间差分法将图像中运动目标从背景中提取出来，最后将运动目标作为一个模板，分析其属性特征，采用粒子滤波目标跟踪算法实现对运动目标的自动追踪。

进一步的，上述的基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，其特征在于：在光线充足与光线不充足两种情况下分别采用普通摄像头和红外夜视摄像头采集图像信息并传递给图像处理模块，无人机在自主巡航状态下，通过光流法来实现规避障碍物的功能。

进一步的，上述的基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，其特征在于：所述姿态传感器系统包括气压针、三轴陀螺仪、加速度计、gps模块，电子罗盘等。

本实用新型的有益效果是，1、图像采集模块由红外夜视摄像头与普通可见光摄像头共同组成，且根据飞行时的光线强弱可以切换摄像头工作状态，采集图像清晰稳定，目标追踪更加准确；2、其结构设计合理，更适用于民用领域，易于推广。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的工作原理图。

附图标记说明：1、无人机主体，2、云台支架，3、图像采集模块，4、地面控制接收站，11、飞行控制器，12、图像处理模块13、姿态传感器系统，14、人机交互模块，15、对地图像传输模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1、图2所示，一种基于视觉识别的旋翼无人机校园巡逻系统，主要包括无人机主体1、图像采集模块3和地面控制接收站4，所述的无人机主体1的前部通过云台支架2和图像采集模块3连接；所述的无人机主体1内安装飞行控制器11、图像处理模块12、姿态传感器系统13、对地图像传输模块15和人机交互模块14；所述的飞行控制器11分别与图像处理模块12、姿态传感器系统13和人机交互模块14通过数据线连接；所述图像采集模块3分别与图像处理模块12、对地图像传输模块15通过数据线连接；所述的对地图像传输模块15、人机交互模块14分别与地面控制接收站4建立无线连接。所述图像采集模块3、图像处理模块12与飞行控制器11协同完成目标追踪与自主避障的功能；图像采集模块3、对地图像传输模块15与地面控制接收站4实现地面图像显示功能；姿态传感器系统13中包括gps模块、电子罗盘用于协同旋翼无人机系统实现自主定点巡航功能。对地图像传输模块15与人机交互模块14组成无线收发部分。

所述云台支架2与图像采集模块3连接，起稳定采集图像作用。

所述图像采集模块3由红外夜视摄像头与普通可见光摄像头共同组成，红外夜视摄像头和普通可见光摄像头通过光感元件感知光线强弱来切换工作状态。

所述人机交互模块14为将采集的图像信息通过特定算法进行处理，再将处理后的信息传输给飞行控制器，飞行控制器从而驱动旋翼无人机实现避障以及目标追踪的功能。

所述姿态传感器系统13包括气压针、三轴陀螺仪、加速度计、gps模块，电子罗盘等。

所述地面控制接收站4的作用是接收空中传回的图像信息、对旋翼无人机发出目标追踪与人工实时操作控制巡航指令。

所述对地图像传输模块15属于无线收发部分，将图像采集模块3采集的图像信息转化为电信号，经过模数转换变为数字信号，再经过数字信号处理芯片处理，最终通过无线传输方式传输给地面控制接收站进行显示。

所述人机交互模块14属于无线收发部分，是安装在无人机主体1上接收地面控制接收站4发出指令的一种无线接收机。

所述的飞行控制器11设置有自主定点巡航与人工实时操作控制巡航两种巡航方式；自主定点巡航为地面控制接收站可规划无人机巡航路线，通过人机交互模块14将路径信息传输给飞行控制器11；姿态传感器系统13的gps导航模块、电子罗盘等传感器实时采集无人机的位置信息，位置信息传回飞行控制器11，与规划的路径信息进行对比并实时矫正无人机位置；人工实时操作控制巡航为利用遥控装置将飞行指令通过人机交互模块传递给飞行控制器11，飞行控制器11根据指令信息控制旋翼无人机飞行轨迹。

所述的图像采集模块3在空中采集地面的图像并传输给地面控制接收站4，地面控制接收站4可选择锁定画面中的某个物体，通过无人机实现对地面运动物体的实时追踪。

所述的图像采集模块3采集图像信息后将图片信息传输到图像处理模块12，利用特征匹配法对图像进行运动估计与全局补偿，使图像背景静态化，再利用帧间差分法将图像中运动目标从背景中提取出来，最后将运动目标作为一个模板，分析其属性特征，采用粒子滤波目标跟踪算法实现对运动目标的自动追踪。

在光线充足与光线不充足两种情况下，图像采集模块3分别采用普通摄像头和红外夜视摄像头采集图像信息并传递给图像处理模块12，无人机在自主巡航状态下，通过光流法来实现规避障碍物的功能。

不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。