本實用新型涉及無人機領域，具體涉及一種多旋翼無人機實時測距和視覺避障系統(tǒng)。

背景技術：

隨著微電子技術和傳感器技術的發(fā)展，無人機的發(fā)展勢頭迅猛。在復雜的低空作業(yè)環(huán)境下，無人機在飛行過程中經(jīng)常會遇到突發(fā)的威脅或障礙，當無人機和操控人員距離太遠時，僅僅通過操控人員操作無人機進行避障的方式是不理想的，因此需要無人機具備實時測距和避障的功能。

為了實現(xiàn)無人機這一功能，必須選擇合適的傳感器來偵測無人機周圍的作業(yè)環(huán)境。目前應用較多的傳感器有超聲波傳感器、激光和視覺相機等。視覺相機成本低、重量較輕，并且被動成像，能夠包含無人機飛行環(huán)境中周圍的大量信息。因此使用視覺相機作為傳感器獲取信息具有明顯的優(yōu)點。盡管計算機視覺經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)相當成熟，但無人機作為一個全新的應用平臺，會有較多的實際問題有待解決，比如由于飛行震動引起的圖像模糊，因飛行速度較快需要視覺處理有較強的實時性。如何準確、實時地偵測出低空飛行環(huán)境中的障礙物成為無人機避障領域的研究熱點和難點。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的諸多不足之處，本實用新型提供了一種多旋翼無人機實時測距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機機體、基座和景深圖像采集裝置組成，所述的景深圖像采集裝置通過基座與無人機機體連接，所述基座內(nèi)還設置有機載終端，所述的景深圖像采集裝置由三組圖像采集裝置呈正三角形連接而成，采用這種結構的多旋翼無人機，可在低空飛行環(huán)境進行實時偵測，準確識別出無人機周圍的障礙物，并獲得無人機到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，為無人機自主避障系統(tǒng)提供決策支持。景深圖像采集裝置與機載終端之間景深影像數(shù)據(jù)實時傳輸，減少了遠距離傳輸造成的延遲，使多旋翼無人機自主避障系統(tǒng)反應更迅速。

本實用新型所采用的具體技術方案是：

一種多旋翼無人機實時測距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機機體、基座和景深圖像采集裝置組成，所述的景深圖像采集裝置通過基座與無人機機體連接，所述基座內(nèi)還設置有機載終端，所述的景深圖像采集裝置由三組圖像采集裝置呈正三角形連接而成，且中間設置有與基座配合的連接孔；

其中所述的圖像采集裝置上設置有紅外激光投射器、紅外接收攝像頭和圖像處理器；上述紅外激光投射器、紅外接收攝像頭和圖像處理器自左向右水平設置在采集裝置面板上，本實用新型中將三組圖像采集裝置固定成正三角形安裝在無人機的正下方,形成360°無死角景深圖像采集裝置，實現(xiàn)全方位偵測。

所述紅外激光投射器由紅外激光生成器、光學衍射元件(DOE)及濾光片組成，光學衍射元件(DOE)和濾光片依次放置在紅外激光生成器的正前方，紅外激光生成器射出準直后的激光束，經(jīng)光學衍射元件(DOE)進行散射和濾光片過濾后，投射出覆蓋紅外接收攝像頭可視范圍的紅外光線，當紅外光線遇到環(huán)境中的各種障礙物時發(fā)生折射；

所述紅外接收攝像頭用于接收紅外激光投射器投射到物體上的折射紅外光線，把接收到的紅外編碼影像傳給圖像處理器。

所述圖像處理器用于處理紅外編碼影像，然后逐幀生成準確的景深影像，實時的將景深影像數(shù)據(jù)傳輸出給機載終端。

所述機載終端設置在基座內(nèi)，可以對景深影像進行實時處理分析，識別出影像中的障礙物,根據(jù)3D結構光技術對障礙物進行三維重建，計算出多旋翼無人機飛行到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，并通過上述信息傳輸給多旋翼無人機的內(nèi)置自主避障系統(tǒng)和控制裝置，實現(xiàn)無人機的自主避障。

上述數(shù)據(jù)傳輸均采用數(shù)據(jù)線連接傳輸；且所述各設備均為市場上直接采購獲得；

所述多旋翼無人機機體內(nèi)置電源模塊，一般采用大容量可充電鋰電池組，用于給整套無人機系統(tǒng)供電。

綜上所述，采用這種結構的多旋翼無人機，可在低空飛行環(huán)境進行實時偵測，準確識別出無人機周圍的障礙物，并獲得無人機到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，為無人機自主避障系統(tǒng)提供決策支持。景深圖像采集裝置與機載終端之間景深影像數(shù)據(jù)實時傳輸，減少了遠距離傳輸造成的延遲，使多旋翼無人機自主避障系統(tǒng)反應更迅速。

附圖說明

圖1為本實用新型所述多旋翼無人機實時測距和視覺避障系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為所述景深圖像采集裝置的結構示意圖；

圖3為所述圖像采集裝置的結構示意圖；

圖中1為無人機機體，2為基座，3為景深圖像采集裝置，4為連接孔，5為圖像采集裝置，6為濾光片，7為光學衍射元件，8為紅外激光生成器，9為紅外激光投射器，10為紅外接收攝像頭，11為圖像處理器。

具體實施方式

一種多旋翼無人機實時測距和視覺避障系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無人機機體1、基座2和景深圖像采集裝置3組成，所述的景深圖像采集裝置3通過基座2與無人機機體1連接，所述基座2內(nèi)還設置有機載終端，所述的景深圖像采集裝置3由三組圖像采集裝置5呈正三角形連接而成，且中間設置有與基座2配合的連接孔4；

其中所述的圖像采集裝置5上設置有紅外激光投射器9、紅外接收攝像頭10和圖像處理器11；上述紅外激光投射器9、紅外接收攝像頭10和圖像處理器11自左向右水平設置在圖像采集裝置面板上，本實用新型中將三組圖像采集裝置固定成正三角形安裝在無人機的正下方,形成360°無死角景深圖像采集裝置，實現(xiàn)全方位偵測。

所述紅外激光投射器9由紅外激光生成器8、光學衍射元件(DOE)7及濾光片6組成，光學衍射元件7和濾光片6依次放置在紅外激光生成器8的正前方，紅外激光生成器射出準直后的激光束，經(jīng)光學衍射元件(DOE)進行散射和濾光片過濾后，投射出覆蓋紅外接收攝像頭可視范圍的紅外光線，當紅外光線遇到環(huán)境中的各種障礙物時發(fā)生折射；

所述紅外接收攝像頭10用于接收紅外激光投射器投射到物體上的折射紅外光線，把接收到的紅外編碼影像傳給圖像處理器。

所述圖像處理器11用于處理紅外編碼影像，然后逐幀生成準確的景深影像，實時的將景深影像數(shù)據(jù)傳輸給機載終端。

所述機載終端設置在基座內(nèi)，可以對景深影像進行實時處理分析，識別出影像中的障礙物,根據(jù)3D結構光技術對障礙物進行三維重建，計算出多旋翼無人機飛行到障礙物的距離和障礙物尺寸信息，并通過上述信息傳導給多旋翼無人機的內(nèi)置自主避障系統(tǒng)和控制裝置，實現(xiàn)無人機的自主避障。

上述數(shù)據(jù)傳輸均采用數(shù)據(jù)線連接傳輸；且所述各設備均為市場上直接采購獲得；

所述多旋翼無人機內(nèi)置電源模塊，一般采用大容量可充電鋰電池組，用于給整套無人機系統(tǒng)供電。