无人机自动避障图像处理装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010042575.5 (22)申请日 2020.01.15 (71)申请人 安阳学院 地址 455000 河南省安阳市中华路南段599 号 (72)发明人 辛守庭王满苹 (74)专利代理机构 西安研创天下知识产权代理 事务所(普通合伙) 61239 代理人 白志杰 (51)Int.Cl. G05D 1/10(2006.01) (54)发明名称 一种无人机自动避障图像处理装置 (57)摘要 本发明公开了一种无人机自动避障图像处 理装置， 涉及无人机自动避障技术领域， 包括无。

2、 人机与控制站， 所述无人机的内部固定安装有图 像传感器、 信号放大器、 信号转换器、 中央处理 器、 图像分析模块、 自主导航避障模块、 控制器、 超声波传感器、 超声波测距计算模块、 超声波图 像模拟生成模块与图像存储机构， 所述无人机的 下端设置有摄像头。 本发明通过超声波传感器与 摄像头相互配合， 经过双重图像处理， 降低了对 障碍物的形状及其距离出现判断错误的情况， 增 加了障碍物情况的判断依据， 能够更加精确的确 定障碍物的形状及其距离， 防止出现判断错误， 导致无人机撞上障碍物， 损坏无人机， 具备一定 的使用前景。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111258330。

3、 A 2020.06.09 CN 111258330 A 1.一种无人机自动避障图像处理装置， 包括无人机(14)与控制站(9)， 其特征在于： 所 述无人机(14)的内部固定安装有图像传感器(2)、 信号放大器(3)、 信号转换器(4)、 中央处 理器(5)、 图像分析模块(6)、 自主导航避障模块(7)、 控制器(8)、 超声波传感器(10)、 超声波 测距计算模块(11)、 超声波图像模拟生成模块(12)与图像存储机构(13)， 所述无人机(14) 的下端设置有摄像头(1)， 所述超声波传感器(10)位于摄像头(1)的两侧， 所述超声波测距 计算模块(11)位于超声波传感器(10)的上端。

4、， 所述超声波图像模拟生成模块(12)位于超声 波测距计算模块(11)的上端， 所述图像传感器(2)位于摄像头(1)的上端， 所述图像分析模 块(6)位于图像传感器(2)的上端， 所述中央处理器(5)位于图像分析模块(6)与超声波图像 模拟生成模块(12)之间， 所述自主导航避障模块(7)位于中央处理器(5)的一侧， 所述控制 器(8)位于自主导航避障模块(7)的一侧， 所述信号转换器(4)位于控制器(8)的一侧， 所述 信号放大器(3)位于信号转换器(4)的一侧， 所述图像存储机构(13)位于超声波图像模拟生 成模块(12)与中央处理器(5)之间。 2.根据权利要求1所述的一种无人机自动避障。

5、图像处理装置， 其特征在于： 所述摄像头 (1)与超声波传感器(10)的数量均为两组， 所述无人机(14)与控制站(9)通过无线网络连 接。 3.根据权利要求1所述的一种无人机自动避障图像处理装置， 其特征在于： 所述摄像头 (1)与图像传感器(2)电性连接， 所述图像传感器(2)的输出端与图像分析模块(6)的输入端 电性连接， 所述图像分析模块(6)的输出端与中央处理器(5)的输入端电性连接。 4.根据权利要求1所述的一种无人机自动避障图像处理装置， 其特征在于： 所述超声波 传感器(10)与超声波测距计算模块(11)电性连接， 所述超声波测距计算模块(11)的输出端 与超声波图像模拟生成模。

6、块(12)的输入端电性连接， 所述超声波图像模拟生成模块(12)的 超声波图像模拟生成模块(12)的输出端与中央处理器(5)的输入端电性连接。 5.根据权利要求1所述的一种无人机自动避障图像处理装置， 其特征在于： 所述中央处 理器(5)与图像存储机构(13)电性连接， 所述中央处理器(5)的输出端与自主导航避障模块 的输入端电性连接。 6.根据权利要求1所述的一种无人机自动避障图像处理装置， 其特征在于： 所述中央处 理器(5)与信号转换器(4)电性连接， 所述信号转换器(4)的输出端与信号放大器(3)的输入 端电性连接， 所述信号放大器(3)与控制器(8)电性连接。 7.根据权利要求1所述。

7、的一种无人机自动避障图像处理装置， 其特征在于： 所述控制器 (8)的内部设置有信号发射器与信号接收器， 所述图像分析模块(6)的内部设置有三维成型 模块， 所述超声波测距计算模块(11)的内部均设置有超声波距离计算模块。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111258330 A 2 一种无人机自动避障图像处理装置 技术领域 0001 本发明涉及无人机自动避障技术领域， 具体为一种无人机自动避障图像处理装 置。 背景技术 0002 无人机由于能在危险、 极端等环境下代替人工作， 可以最大限度降低人员损失， 减 少人员利用成本而迅速发展， 其在军事侦查、 遥感测绘、 抗险救灾、 管线巡察、 影视。

8、航拍等方 面都得到了广泛应用， 心有的无人机在飞行过程中易遇到很多障碍物， 而仅仅通过现有的 摄像头对障碍物的形状及其距离进行判断容易出现错误， 单一的躲避障碍物依据， 易出现 判断错误， 导致无人机撞上障碍物， 损坏无人机， 为此， 我们提出一种无人机自动避障图像 处理装置。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷， 提供一种无人机自动避障图像处理 装置， 可以有效解决背景技术中的问题。 0004 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种无人机自动避障图像处理装置， 包括无人机与控制站， 所述无人机的内部固定安装有图像传感器、 信号放大器、 信号转换 器、 中央处。

9、理器、 图像分析模块、 自主导航避障模块、 控制器、 超声波传感器、 超声波测距计 算模块、 超声波图像模拟生成模块与图像存储机构， 所述无人机的下端设置有摄像头， 所述 超声波传感器位于摄像头的两侧， 所述超声波测距计算模块位于超声波传感器的上端， 所 述超声波图像模拟生成模块位于超声波测距计算模块的上端， 所述图像传感器位于摄像头 的上端， 所述图像分析模块位于图像传感器的上端， 所述中央处理器位于图像分析模块与 超声波图像模拟生成模块之间， 所述自主导航避障模块位于中央处理器的一侧， 所述控制 器位于自主导航避障模块的一侧， 所述信号转换器位于控制器的一侧， 所述信号放大器位 于信号转换。

10、器的一侧， 所述图像存储机构位于超声波图像模拟生成模块与中央处理器之 间。 0005 优选的， 所述摄像头与超声波传感器的数量均为两组， 所述无人机与控制站通过 无线网络连接。 0006 优选的， 所述摄像头与图像传感器电性连接， 所述图像传感器的输出端与图像分 析模块的输入端电性连接， 所述图像分析模块的输出端与中央处理器的输入端电性连接。 0007 优选的， 所述超声波传感器与超声波测距计算模块电性连接， 所述超声波测距计 算模块的输出端与超声波图像模拟生成模块的输入端电性连接， 所述超声波图像模拟生成 模块的超声波图像模拟生成模块的输出端与中央处理器的输入端电性连接。 0008 优选的，。

11、 所述中央处理器与图像存储机构电性连接， 所述中央处理器的输出端与 自主导航避障模块的输入端电性连接。 0009 优选的， 所述中央处理器与信号转换器电性连接， 所述信号转换器的输出端与信 说明书 1/4 页 3 CN 111258330 A 3 号放大器的输入端电性连接， 所述信号放大器与控制器电性连接。 0010 优选的， 所述控制器的内部设置有信号发射器与信号接收器， 所述图像分析模块 的内部设置有三维成型模块， 所述超声波测距计算模块的内部均设置有超声波距离计算模 块。 0011 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 本发明通过超声波传感器与摄像头相互配合， 摄像头将图像传送给图像传。

12、感器， 由图 像分析模块将图像处理成三维模型， 由中央处理器确定前方障碍物的情况， 且超声波传感 器发送超声波至前方， 且内部设置有束角器， 保证超声波呈扇形向前发射， 其超声波遇到前 方物体， 回射， 由超声波接收器接收信号， 并将相关数据传递至超声波测距计算模块， 并计 算障碍物与无人机之间距离， 并由超声波图像模拟生成模块生成相关二维平面图， 中央处 理器通过对比障碍物二维平面图与障碍物三维模型， 来确定前方障碍物的情况， 以此发送 控制信号至自主导航避障模块， 控制无人机躲避障碍物， 经过双重图像处理， 降低了对障碍 物的形状及其距离出现判断错误的情况， 增加了障碍物情况的判断依据， 。

13、能够更加精确的 确定障碍物的形状及其距离， 防止出现判断错误， 导致无人机撞上障碍物， 损坏无人机， 有 利于人们的使用。 附图说明 0012 图1为本发明的整体结构示意图。 0013 图中： 1、 摄像头； 2、 图像传感器； 3、 信号放大器； 4、 信号转换器； 5、 中央处理器； 6、 图像分析模块； 7、 自主导航避障模块； 8、 控制器； 9、 控制站； 10、 超声波传感器； 11、 超声波测 距计算模块； 12、 超声波图像模拟生成模块； 13、 图像存储机构； 14、 无人机。 具体实施方式 0014 为使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面。

14、结合 具体实施方式， 进一步阐述本发明。 0015 在本发明的描述中， 需要说明的是， 术语 “上” 、“下” 、“内” 、“外”“前端” 、“后端” 、 “两端” 、“一端” 、“另一端” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅 是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第 二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。 0016 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“设 置有” 、。

15、“连接” 等， 应做广义理解， 例如 “连接” ， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一 体地连接； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接 相连， 可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上 述术语在本发明中的具体含义。 0017 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 。

16、说明书 2/4 页 4 CN 111258330 A 4 0018 请参阅图1， 本发明提供一种技术方案： 一种无人机自动避障图像处理装置， 包括 无人机14与控制站9， 无人机14的内部固定安装有图像传感器2、 信号放大器3、 信号转换器 4、 中央处理器5、 图像分析模块6、 自主导航避障模块7、 控制器8、 超声波传感器10、 超声波测 距计算模块11、 超声波图像模拟生成模块12与图像存储机构13， 无人机14的下端设置有摄 像头1， 超声波传感器10位于摄像头1的两侧， 超声波测距计算模块11位于超声波传感器10 的上端， 超声波图像模拟生成模块12位于超声波测距计算模块11的上端，。

17、 图像传感器2位于 摄像头1的上端， 图像分析模块6位于图像传感器2的上端， 中央处理器5位于图像分析模块6 与超声波图像模拟生成模块12之间， 自主导航避障模块7位于中央处理器5的一侧， 控制器8 位于自主导航避障模块7的一侧， 信号转换器4位于控制器8的一侧， 信号放大器3位于信号 转换器4的一侧， 图像存储机构13位于超声波图像模拟生成模块12与中央处理器5之间。 0019 表述了无人机14与控制站9之间的连接关系， 本实施例中， 优选的， 摄像头1与超声 波传感器10的数量均为两组， 无人机14与控制站9通过无线网络连接。 0020 表述了摄像头1与相关图形处理机构的相关连接 ， 本实。

18、施例中， 优选的， 摄像头1 与图像传感器2电性连接， 图像传感器2的输出端与图像分析模块6的输入端电性连接， 图像 分析模块6的输出端与中央处理器5的输入端电性连接。 0021 表述了超声波传感器10与超声波图像图形处理机构的相关连接， 本实施例中， 优 选的， 超声波传感器10与超声波测距计算模块11电性连接， 超声波测距计算模块11的输出 端与超声波图像模拟生成模块12的输入端电性连接， 超声波图像模拟生成模块12的超声波 图像模拟生成模块12的输出端与中央处理器5的输入端电性连接。 0022 表述了中央处理器5与其他相关部件的连接关系， 本实施例中， 优选的， 中央处理 器5与图像存储。

19、机构13电性连接， 中央处理器5的输出端与自主导航避障模块的输入端电性 连接。 0023 表述了中央处理器5与信号传递之间的连接， 便于传递控制信号及其将生成的图 像传递至控制站9， 本实施例中， 优选的， 中央处理器5与信号转换器4电性连接， 信号转换器 4的输出端与信号放大器3的输入端电性连接， 信号放大器3与控制器8电性连接。 0024 表述了控制器8、 图像分析模块6与超声波测距计算模块11的内部构造， 本实施例 中， 优选的， 控制器8的内部设置有信号发射器与信号接收器， 图像分析模块6的内部设置有 三维成型模块， 超声波测距计算模块11的内部均设置有超声波距离计算模块。 0025 。

20、本发明的工作原理及使用流程： 本发明由摄像头1、 图像传感器2、 信号放大器3、 信 号转换器4、 中央处理器5、 图像分析模块6、 自主导航避障模块7、 控制器8、 超声波传感器10、 超声波测距计算模块11、 超声波图像模拟生成模块12、 图像存储机构13构成， 在使用时无人 机飞行过程中摄像头1将图像传送给图像传感器2， 由图像分析模块6将图像处理成三维模 型， 由中央处理器5确定前方障碍物的情况， 且超声波传感器10发送超声波至前方， 且内部 设置有束角器， 保证超声波呈扇形向前发射， 其超声波遇到前方物体， 回射， 由超声波接收 器接收信号， 并将相关数据传递至超声波测距计算模块11。

21、， 并计算障碍物与无人机之间距 离， 并由超声波图像模拟生成模块12生成相关二维平面图， 中央处理器5通过对比障碍物二 维平面图与障碍物三维模型， 来确定前方障碍物的情况， 以此发送控制信号至自主导航避 障模块7， 控制无人机躲避障碍物， 其信号转换器4将障碍物二维平面图与障碍物三维模型 数据转换为电子数字信号， 经信号放大器3将电子信号放大， 保证图像的清晰度， 传送到控 说明书 3/4 页 5 CN 111258330 A 5 制器8， 控制器8内的信号发射器通过无线信号将电子数字信号发送到地面控制站9， 地面控 制站9可实时对无人机附近障碍物情况进行了解， 如出现不确定因素， 可人为干预无人机飞 行轨迹， 防止无人机内部导航出现问题， 无法干预损坏无人机， 有利于人们的使用。 0026 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换 和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 说明书 4/4 页 6 CN 111258330 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 111258330 A 7 。