本发明涉及实时图像传输领域，尤其涉及一种无人飞行平台实时图像传输系统。
背景技术：
无人飞行器，尤其是四轴飞行器随着航拍科技的发展得到了相当的发展和应用。这种航拍侦查在专业环境下，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。
现有的视频图像的回传，大多数是基于模拟视频信号，图像不清晰，同时，无人机能够连续获取重叠度大的高精度序列影像，但获取的影像会丢失深度信息。基于图像的三维重建，是指利用多幅数码相机图像全自动恢复出场景三维结构的方法与技术。近年来三维重建技术在视频、图像三维重建处理领域获得了巨大的成功，将其应用到无人机图像处理领域，对无人机图像进行全自动重建相关的应用，可以拓展无人机的应用范围，提高无人机的应用水平。但目前对于无人机序列影像三维重建的研究尚处于起步阶段，主要存在以下问题：(1)相对于地面影像，基于无人机序列影像的三维重建一般是大数据量大场景的三维重建；(2)大多直接将计算机视觉中成熟的算法应用于无人机序列影像三维重建中；(3)没有充分利用精度不高的辅助信息。
然而，这些现有技术运算量过大，尤其是三维图像处理中的运算量往往导致飞行器对图像的处理和数据的传输方面耗电量过高。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种无人飞行平台实时图像传输系统，搭建了高考鸟瞰的无人飞行平台，对掠过的建筑物进行高精度的窗户识别，同时还对相应的图像采集设备和图像处理设备进行了定制的设计，从而实现了快速、有效的建筑物窗户数量的识别。
更具体地，基于本发明的技术方案，本发明具备以下四个关键发明点：
(1)采用分层识别的模式对窗户进行图像检测，从而避免窗户识别的误判；
(2)引入了像素块对角线像素值突变检测机制，利用窗户突变程度低的特性，实现对窗户的有效识别；
(3)采用航拍模式获取预定拍摄区域中的窗户数量，方便预定拍摄区域中后期建筑物设计进行参考；
(4)采用由展开结构控制金属散热片的展开和收缩，以及自动控制散热风扇的打开和关闭，建立了拍照设备内部的基于温度的分等级的不同控制模式，在功率损耗和散热效果之间达到平衡。
根据本发明的一方面，提供了一种无人飞行平台实时图像传输系统，所述系统包括：
画面划分设备，设置在无人飞行平台上，与高清航拍设备连接，用于接收高清航拍图像，将所述高清航拍图像划分为50×50像素的多个像素块；
像素块选取设备，设置在无人飞行平台上，与所述画面划分设备连接，用于以所述高清航拍图像的中心像素点为起点，在所述高清航拍图像中画出阿基米德曲线，将在所述高清航拍图像中、所述阿基米德曲线经过的像素块作为查错像素块，以获得多个查错像素块；
画面分析设备，设置在无人飞行平台上，与所述像素块选取设备连接，用于针对每一个查错像素块执行以下处理：确定所述查错像素块中是否存在yuv某一个通道值小于等于周围像素点对应通道值平均值三分之一的像素点，如果存在，则确定所述查错像素块为问题像素块；
其中，所述画面分析设备在所述多个查错像素块中问题像素块的数量大于等于预设数量阈值时，发出画面损坏信号，否则，发出画面正常信号；
实时图像传输设备，设置在无人飞行平台上，分别与所述画面分析设备和所述高清航拍设备连接，用于在接收到所述画面正常信号时，将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，还用于在接收到所述画面损坏信号时，停止将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，并向所述地面播放设备转发所述画面损坏信号；
飞行控制设备，设置在无人飞行平台上，用于控制所述无人飞行平台飞行到预定拍摄区域。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输系统的结构方框图。
图2为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输系统的工作示意图。
图3为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的无人飞行平台实时图像传输系统的实施方案进行详细说明。
在古代，建筑技术和社会分工比较单纯，建筑设计和建筑施工并没有很明确的界限，施工的组织者和指挥者往往也就是设计者。在欧洲，由于以石料作为建筑物的主要材料，这两种工作通常由石匠的首脑承担；在中国，由于建筑以木结构为主，这两种工作通常由木匠的首脑承担。他们根据建筑物的主人的要求，按照师徒相传的成规，加上自己一定的创造性，营造建筑并积累了建筑文化
在近代，建筑设计和建筑施工分离开来，各自成为专门学科。这在西方是从文艺复兴时期开始萌芽，到产业革命时期才逐渐成熟；在中国则是清代后期在外来的影响下逐步形成的。
随着社会的发展和科学技术的进步，建筑所包含的内容、所要解决的问题越来越复杂，涉及的相关学科越来越多，材料上、技术上的变化越来越迅速，单纯依靠师徒相传、经验积累的方式，已不能适应这种客观现实；加上建筑物往往要在很短时期内竣工使用，难以由匠师一身二任，客观上需要更为细致的社会分工，这就促使建筑设计逐渐形成专业，成为一门独立的分支学科。
在对未开建的建筑进行建筑设计时，必须考虑其所建位置周围各个建筑物的实际情况以及街区分布状况，例如，各个建筑物的高度、宽度、窗户数量以及建筑面材料等。然而，由于每一个建筑物的结构不同，很难采用人工方式进行肉眼分析。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种无人飞行平台实时图像传输系统，能够有效解决建筑物参数无法快速获取的问题。
图1为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输系统的结构方框图，所述系统包括：
画面划分设备，设置在无人飞行平台上，与高清航拍设备连接，用于接收高清航拍图像，将所述高清航拍图像划分为50×50像素的多个像素块；
像素块选取设备，设置在无人飞行平台上，与所述画面划分设备连接，用于以所述高清航拍图像的中心像素点为起点，在所述高清航拍图像中画出阿基米德曲线，将在所述高清航拍图像中、所述阿基米德曲线经过的像素块作为查错像素块，以获得多个查错像素块。
接着，继续对本发明的无人飞行平台实时图像传输系统的具体结构进行进一步的说明。
所述无人飞行平台实时图像传输系统中还可以包括：
画面分析设备，设置在无人飞行平台上，与所述像素块选取设备连接，用于针对每一个查错像素块执行以下处理：确定所述查错像素块中是否存在yuv某一个通道值小于等于周围像素点对应通道值平均值三分之一的像素点，如果存在，则确定所述查错像素块为问题像素块；
其中，所述画面分析设备在所述多个查错像素块中问题像素块的数量大于等于预设数量阈值时，发出画面损坏信号，否则，发出画面正常信号。
所述无人飞行平台实时图像传输系统中还可以包括：
实时图像传输设备，设置在无人飞行平台上，分别与所述画面分析设备和所述高清航拍设备连接，用于在接收到所述画面正常信号时，将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，还用于在接收到所述画面损坏信号时，停止将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，并向所述地面播放设备转发所述画面损坏信号；
飞行控制设备，设置在无人飞行平台上，用于控制所述无人飞行平台飞行到预定拍摄区域；
高清航拍设备，设置在无人飞行平台上，包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和高清航拍单元，所述供电单元、所述自动散热单元、所述温度检测单元和所述高清航拍单元都被设置在所述防护罩内，所述温度检测单元用于检测所述防护罩内的实时温度，所述自动散热单元与所述温度检测单元连接，包括金属散热片、展开结构和散热风扇，用于在所述实时温度高于第一温度阈值且低于等于第二温度阈值时，控制展开结构以展开所述金属散热片，用于在所述实时温度高于第二温度阈值时，启动所述散热风扇，以及还用于在所述实时温度低于等于第一温度阈值时，控制展开结构以收缩所述金属散热片；所述高清航拍单元用于对现场场景进行高清航拍，以获得并输出高清航拍图像；
同态滤波设备，与所述高清航拍设备连接，用于接收所述高清航拍图像，并对所述高清航拍图像执行同态滤波，以获得并输出同态滤波图像；
像素块分割设备，与所述同态滤波设备连接，用于接收所述同态滤波图像，将所述同态滤波图像与窗户基准轮廓进行匹配，以获得所述同态滤波图像中的一个或多个匹配部分并作为一个或多个可疑像素块输出，所述窗户基准轮廓包括各种类型窗户的基准外形；
像素块遍历设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块以及接收所述同态滤波图像，采用相互间隔为1像素点的45度对角线对每一个可疑像素块进行切分，以获得多条由像素点组成的像素线，对每一条像素线的像素点进行斜向下45度方向的遍历分析，将像素值超过前后像素点平均像素值的像素点作为突变像素点，将各条像素线的突变像素点数量相加以获得对应可疑像素块的突变像素点总数，所述像素块遍历设备输出一个或多个可疑像素块的突变像素点总数，其中所述前后像素点平均像素值为将像素点所在像素线斜向上45度方向的2个像素点的像素值与像素点所在像素线斜向下45度方向的2个像素点的像素值相加除以4所获得的数值，像素值取像素点rgb三个颜色通道中的r颜色通道数据；
尺寸提取设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块，并确定和输出每一个可疑像素块的长度和宽度；
像素块分析设备，分别与所述像素块遍历设备和所述尺寸提取设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块的突变像素点总数以及接收每一个可疑像素块的长度和宽度，并针对每一个可疑像素块执行以下操作：将可疑像素块的长度和宽度相乘以获得可疑像素块的像素块面积，将可疑像素块的突变像素点总数除以可疑像素块的像素块面积以获得可疑像素块的突变程度；
对象匹配设备，与所述像素块分析设备连接，将一个或多个可疑像素块的突变程度与窗户突变程度阈值匹配，将匹配度大于等于百分比阈值的可疑像素块作为确认窗户子图像输出；
sdram存储设备，分别与所述对象匹配设备和所述像素块分割设备连接，用于存储所述窗户突变程度阈值、所述百分比阈值和所述窗户基准轮廓；
窗户数量分析设备，与所述对象匹配设备连接，用于统计被确定为窗户子图像的可疑像素块的总数，以作为实时窗户数量输出。
在所述无人飞行平台实时图像传输系统中：
所述画面分析设备还与所述窗户数量分析设备连接，用于将所述实时窗户数量转发到所述地面播放设备，以便于所述地面播放设备在所述高清航拍图像上叠加显示所述实时窗户数量。
以及在所述无人飞行平台实时图像传输系统中：
所述自动散热单元中，当所述实时温度低于等于第二温度阈值时，关闭所述散热风扇。
图2为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输系统的工作示意图，其中，所述系统包括高清航拍设备1、航拍支架2、实时图像传输设备3和螺旋机4。
图3为根据本发明实施方案示出的无人飞行平台实时图像传输方法的步骤流程图，所述方法包括：
使用画面划分设备，设置在无人飞行平台上，与高清航拍设备连接，用于接收高清航拍图像，将所述高清航拍图像划分为50×50像素的多个像素块；
使用像素块选取设备，设置在无人飞行平台上，与所述画面划分设备连接，用于以所述高清航拍图像的中心像素点为起点，在所述高清航拍图像中画出阿基米德曲线，将在所述高清航拍图像中、所述阿基米德曲线经过的像素块作为查错像素块，以获得多个查错像素块。
接着，继续对本发明的无人飞行平台实时图像传输方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述无人飞行平台实时图像传输方法还可以包括：
使用画面分析设备，设置在无人飞行平台上，与所述像素块选取设备连接，用于针对每一个查错像素块执行以下处理：确定所述查错像素块中是否存在yuv某一个通道值小于等于周围像素点对应通道值平均值三分之一的像素点，如果存在，则确定所述查错像素块为问题像素块；
其中，所述画面分析设备在所述多个查错像素块中问题像素块的数量大于等于预设数量阈值时，发出画面损坏信号，否则，发出画面正常信号。
所述无人飞行平台实时图像传输方法还可以包括：
使用实时图像传输设备，设置在无人飞行平台上，分别与所述画面分析设备和所述高清航拍设备连接，用于在接收到所述画面正常信号时，将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，还用于在接收到所述画面损坏信号时，停止将所述高清航拍图像传输到地面播放设备，并向所述地面播放设备转发所述画面损坏信号；
使用飞行控制设备，设置在无人飞行平台上，用于控制所述无人飞行平台飞行到预定拍摄区域；
使用高清航拍设备，设置在无人飞行平台上，包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和高清航拍单元，所述供电单元、所述自动散热单元、所述温度检测单元和所述高清航拍单元都被设置在所述防护罩内，所述温度检测单元用于检测所述防护罩内的实时温度，所述自动散热单元与所述温度检测单元连接，包括金属散热片、展开结构和散热风扇，用于在所述实时温度高于第一温度阈值且低于等于第二温度阈值时，控制展开结构以展开所述金属散热片，用于在所述实时温度高于第二温度阈值时，启动所述散热风扇，以及还用于在所述实时温度低于等于第一温度阈值时，控制展开结构以收缩所述金属散热片；所述高清航拍单元用于对现场场景进行高清航拍，以获得并输出高清航拍图像；
使用同态滤波设备，与所述高清航拍设备连接，用于接收所述高清航拍图像，并对所述高清航拍图像执行同态滤波，以获得并输出同态滤波图像；
使用像素块分割设备，与所述同态滤波设备连接，用于接收所述同态滤波图像，将所述同态滤波图像与窗户基准轮廓进行匹配，以获得所述同态滤波图像中的一个或多个匹配部分并作为一个或多个可疑像素块输出，所述窗户基准轮廓包括各种类型窗户的基准外形；
使用像素块遍历设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块以及接收所述同态滤波图像，采用相互间隔为1像素点的45度对角线对每一个可疑像素块进行切分，以获得多条由像素点组成的像素线，对每一条像素线的像素点进行斜向下45度方向的遍历分析，将像素值超过前后像素点平均像素值的像素点作为突变像素点，将各条像素线的突变像素点数量相加以获得对应可疑像素块的突变像素点总数，所述像素块遍历设备输出一个或多个可疑像素块的突变像素点总数，其中所述前后像素点平均像素值为将像素点所在像素线斜向上45度方向的2个像素点的像素值与像素点所在像素线斜向下45度方向的2个像素点的像素值相加除以4所获得的数值，像素值取像素点rgb三个颜色通道中的r颜色通道数据；
使用尺寸提取设备，与所述像素块分割设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块，并确定和输出每一个可疑像素块的长度和宽度；
使用像素块分析设备，分别与所述像素块遍历设备和所述尺寸提取设备连接，用于接收一个或多个可疑像素块的突变像素点总数以及接收每一个可疑像素块的长度和宽度，并针对每一个可疑像素块执行以下操作：将可疑像素块的长度和宽度相乘以获得可疑像素块的像素块面积，将可疑像素块的突变像素点总数除以可疑像素块的像素块面积以获得可疑像素块的突变程度；
使用对象匹配设备，与所述像素块分析设备连接，将一个或多个可疑像素块的突变程度与窗户突变程度阈值匹配，将匹配度大于等于百分比阈值的可疑像素块作为确认窗户子图像输出；
使用sdram存储设备，分别与所述对象匹配设备和所述像素块分割设备连接，用于存储所述窗户突变程度阈值、所述百分比阈值和所述窗户基准轮廓；
使用窗户数量分析设备，与所述对象匹配设备连接，用于统计被确定为窗户子图像的可疑像素块的总数，以作为实时窗户数量输出。
在所述无人飞行平台实时图像传输方法中：
所述画面分析设备还与所述窗户数量分析设备连接，用于将所述实时窗户数量转发到所述地面播放设备，以便于所述地面播放设备在所述高清航拍图像上叠加显示所述实时窗户数量。
以及在所述无人飞行平台实时图像传输方法中：
所述自动散热单元中，当所述实时温度低于等于第二温度阈值时，关闭所述散热风扇。
另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。
由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节，如边缘等，进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。
采用本发明的无人飞行平台实时图像传输系统及方法，针对现有技术中对已建成的建筑物窗户数量难以快速、准确提取的技术问题，通过替换人工模式，搭建无人飞行平台，采用多个有针对性的图像采集设备和图像处理设备以保证窗户识别的精度，并基于识别到的窗户图像的数量确定当前检测的建筑物的窗户数量，从而解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。