用于城市道路识别的无人机检测设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于城市道路识别的无人机检测设备，所述检测设备包括无人机驱动机构、CMOS超高清相机、FPGA芯片和嵌入式处理器，嵌入式处理器与无人机驱动机构、CMOS超高清相机和FPGA芯片分别连接，控制无人机驱动机构以驱动无人机飞抵待检测城市道路的正上方，并在确定无人机飞抵待检测城市道路的正上方之后，启动CMOS超高清相机对待检测城市道路拍摄以获得城市道路图像，启动FPGA芯片对城市道路图像进行图像处理以确定城市道路图像内的道路曲线。通过本发明专利技术，能够机动、准确地测绘待检测城市道路的道路曲线信息，为城市测绘部门的地图绘制提供更有价值的参考数据。

【技术实现步骤摘要】
用于城市道路识别的无人机检测设备本专利技术是申请号为201510103082.7、申请日为2015年3月10日、专利技术名称为“用于城市道路识别的无人机检测设备”的专利的分案申请。
本专利技术涉及道路测绘领域，尤其涉及一种用于城市道路识别的无人机检测设备。
技术介绍
城市道路的相关信息包括城市道路的曲线轨迹、定位数据和相对位置等。获取城市道路的相关信息是城市管理部门绘制城市地图所必需的要素之一。正确的城市道路信息能够帮助城市管理部门有计划地部署城市管理工作，还有助于城市其他职能部门开展相应工作，例如，方便城市交管部门进行管理区域划分，以更顺利地实现道路交通管理的职责分工。现有技术中对城市道路信息的检测方案有两种：第一种，使用遥感卫星拍摄城市遥感影像，对城市遥感影像进行分析，提取城市各条交通道路的信息；第二种，安排人手在各条城市道路上进行实地勘测，通过人工的方式获得各条城市道路的曲线轨迹、定位数据和相对位置等信息。然而，上述二种检测方案都具有自身的局限性：前者由于获取的城市遥感影像分辨率不够，难以获得高精度的城市道路信息；后者需要安排大量的人力和物力，同时检测方式过于原始，耗费大量的时间成本，实时性很差。因此，需要一种新的城市道路识别方案，能够在保证快速、低成本地获得城市内各个道路的相关信息的同时，不以降低测绘精度为代价，具有良好的性价比。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于城市道路识别的无人机检测设备，采用无人机为检测平台，利用无线控制技术能够随时到达各条需要检测的城市道路正上方进行道路信息检测，从而降低检测开销，具有较好的机动性和实时性，同时针对城市道路的分布特点，定制了多个具有不同图像处理功能的图像处理设备对无人机上的摄像设备所拍摄的超高清图像进行有序处理，而且，基于超高清图像的大数据特点，每一种图像处理都采用并行方式进行，在提高数据精度的同时保证数据处理的高速进行。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于城市道路识别的无人机检测设备，所述检测设备包括无人机驱动机构、CMOS超高清相机、FPGA芯片和嵌入式处理器，所述嵌入式处理器与所述无人机驱动机构、所述CMOS超高清相机和所述FPGA芯片分别连接，控制所述无人机驱动机构以驱动所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方，并在确定所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方之后，启动所述CMOS超高清相机对待检测城市道路拍摄以获得城市道路图像，启动所述FPGA芯片对城市道路图像进行图像处理以确定城市道路图像内的道路曲线。更具体地，在所述用于城市道路识别的无人机检测设备中，还包括：伽利略导航器，连接伽利略导航卫星，用于接收无人机所在位置的实时定位数据；超声波高度传感器，包括超声波发射机、超声波接收机和单片机，所述单片机与所述超声波发射机和所述超声波接收机分别连接，所述超声波发射机向地面发射超声波，所述超声波接收机接收地面反射的超声波，所述单片机根据所述超声波发射机的发射时间、所述超声波接收机的接收时间和超声波传播速度计算无人机的实时超声波高度；移动硬盘，用于预先存储对照表，所述对照表以图像数据量对应的大小等级为索引，保存了各个大小等级分别对应的图像分割数量，所述移动硬盘还用于预先存储城市道路R通道范围、城市道路G通道范围、城市道路B通道范围，所述城市道路R通道范围、所述城市道路G通道范围和所述城市道路B通道范围用于将RGB图像中的城市道路与RGB图像背景分离；无线收发机，与远端的城市道路绘制平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述城市道路绘制平台发送的飞行控制指令，所述飞行控制指令中包括待检测城市道路正上方位置对应的目的伽利略定位数据和目的拍摄高度；所述CMOS超高清相机包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和CMOS成像电子单元，所述CMOS超高清相机所拍摄的城市道路图像的分辨率为3840×2160；所述FPGA芯片为Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8，在所述FPGA芯片中集成了图像数据量估测单元、图像划分单元、图像合并单元和n个图像处理单元，n等于所述对照表中的最大大小等级；所述图像数据量估测单元与所述CMOS超高清相机连接，用于评估基于MPEG-4压缩所述城市道路图像后获得的压缩图像的数据量；所述图像划分单元与所述移动硬盘、所述CMOS超高清相机和所述图像数据量估测单元分别连接，基于压缩图像的数据量对应的大小等级，在所述对照表中查询到对应的图像分割数量作为目标图像分割数量m，并将所述城市道路图像纵向平均划分为m个子图像，将所述m个子图像分别分配给所述n个图像处理单元中的前m个图像处理单元；所述前m个图像处理单元中的每一个图像处理单元对分配到的对应子图像进行图像处理以确定所述对应子图像内的道路子曲线；所述图像合并单元与所述n个图像处理单元分别连接，将所述前m个图像处理单元输出的m个道路子曲线合并，以获得城市道路图像内的道路曲线；所述嵌入式处理器与所述无人机驱动机构、所述CMOS超高清相机、所述FPGA芯片、所述无线收发机、所述伽利略导航器和所述超声波高度传感器分别连接，接收所述无线收发机转发的飞行控制指令，对所述飞行控制指令解析以获得待检测城市道路正上方位置对应的目的伽利略定位数据和目的拍摄高度，控制所述无人机驱动机构以驱动所述无人机飞往所述待检测城市道路正上方位置，在所述实时超声波高度与所述目的拍摄高度匹配且所述实时定位数据与所述目的伽利略定位数据匹配时，进入城市道路检测模式，在所述实时超声波高度与所述目的拍摄高度不匹配或所述实时定位数据与所述目的伽利略定位数据不匹配时，进入城市道路寻找模式；其中，每一个图像处理单元包括色彩空间转换子单元、自动颜色增强子单元、图像分割子单元、自适应递归滤波子单元和最小二乘拟合子单元；所述色彩空间转换子单元与所述图像划分单元连接，用于对分配到的对应子图像执行RGB色彩空间转换，获得转换后的RGB图像；所述自动颜色增强子单元与所述色彩空间转换子单元连接，对所述转换后的RGB图像执行基于自动颜色增强的图像增强处理，以获得道路与背景对比度增强的增强图像；所述图像分割子单元与所述移动硬盘和所述自动颜色增强子单元分别连接，计算所述增强图像中每一个像素的R通道值、G通道值和B通道值，当某一像素的R通道值在所述城市道路R通道范围内、G通道值在所述城市道路G通道范围内且B通道值在所述城市道路B通道范围内时，将其确定为城市道路像素，将所述增强图像中所有城市道路像素组合以形成道路图案；所述自适应递归滤波子单元与所述图像分割子单元连接，对所述道路图案执行自适应递归滤波处理，以获得滤除噪声像素的滤波道路图案；所述最小二乘拟合子单元与所述自适应递归滤波子单元连接，基于最小二乘拟合算法对所述滤波道路图案执行拟合处理以确定道路子曲线，所述道路子曲线为与所述滤波道路图案中所有像素的距离平方和最小的一条曲线；所述嵌入式处理器在所述城市道路检测模式中，启动所述CMOS超高清相机和所述FPGA芯片，接收所述城市道路图像和所述道路曲线，确定所述道路曲线在所述城市道路图像中的相对位置，基于所述相对位置、所述实时定位数据和所述实时超声波高度确定所述道路曲线的定位信息，所述道路曲线的定位信息包括所述道路曲线的起点的定位信息和所述道路曲线的终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于城市道路识别的无人机检测设备，其特征在于，所述检测设备包括无人机驱动机构、CMOS超高清相机、FPGA芯片和嵌入式处理器，所述嵌入式处理器与所述无人机驱动机构、所述CMOS超高清相机和所述FPGA芯片分别连接，控制所述无人机驱动机构以驱动所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方，并在确定所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方之后，启动所述CMOS超高清相机对待检测城市道路拍摄以获得城市道路图像，启动所述FPGA芯片对城市道路图像进行图像处理以确定城市道路图像内的道路曲线。

【技术特征摘要】
1.一种用于城市道路识别的无人机检测设备，所述检测设备包括无人机驱动机构、CMOS超高清相机、FPGA芯片和嵌入式处理器，所述嵌入式处理器与所述无人机驱动机构、所述CMOS超高清相机和所述FPGA芯片分别连接，控制所述无人机驱动机构以驱动所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方，并在确定所述无人机飞抵待检测城市道路的正上方之后，启动所述CMOS超高清相机对待检测城市道路拍摄以获得城市道路图像，启动所述FPGA芯片对城市道路图像进行图像处理以确定城市道路图像内的道路曲线；其特征在于，所述检测设备还包括：伽利略导航器，连接伽利略导航卫星，用于接收无人机所在位置的实时定位数据；超声波高度传感器，包括超声波发射机、超声波接收机和单片机，所述单片机与所述超声波发射机和所述超声波接收机分别连接，所述超声波发射机向地面发射超声波，所述超声波接收机接收地面反射的超声波，所述单片机根据所述超声波发射机的发射时间、所述超声波接收机的接收时间和超声波传播速度计算无人机的实时超声波高度；移动硬盘，用于预先存储对照表，所述对照表以图像数据量对应的大小等级为索引，保存了各个大小等级分别对应的图像分割数量，所述移动硬盘还用于预先存储城市道路R通道范围、城市道路G通道范围、城市道路B通道范围，所述城市道路R通道范围、所述城市道路G通道范围和所述城市道路B通道范围用于将RGB图像中的城市道路与RGB图像背景分离；无线收发机，与远端的城市道路绘制平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述城市道路绘制平台发送的飞行控制指令，所述飞行控制指令中包括待检测城市道路正上方位置对应的目的伽利略定位数据和目的拍摄高度；所述CMOS超高清相机包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和CMOS成像电子单元，所述CMOS超高清相机所拍摄的城市道路图像的分辨率为3840×2160；所述FPGA芯片为Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8，替代一个EP1C6Q240C8FPGA芯片的集成实现方式，将图像数据量估测单元、图像划分单元、图像合并单元和n个图像处理单元分别采用FPGA芯片来实现，n等于所述对照表中的最大大小等级；所述图像数据量估测单元与所述CMOS超高清相机连接，用于评估基于MPEG-4压缩所述城市道路图像后获得的压缩图像的数据量；所述图像划分单元与所述移动硬盘、所述CMOS超高清相机和所述图像数据量估测单元分别连接，基于压缩图像的数据量对应的大小等级，在所述对照表中查询到对应的图像分割数量作为目标图像分割数量m，并将所述城市道路图像纵向平均划分为m个子图像，将所述m个子图像分别分配给所述n个图像处理单元中的前m个图像处理单元；所述前m个图像处理单元中的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：无锡桑尼安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32