CN106155091A - 一种无人机避障方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机避障方法和装置，其中，该方法包括：获取无人机上的相机采集的图片；提取图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；根据相机的焦距和标识信息确定无人机距标识物的距离；当距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障，其通过识别设置于障碍目标上的标识物对障碍目标进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍目标进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍目标进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

Description

一种无人机避障方法和装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机避障方法和装置。

背景技术

输电线路是输送电能的重要纽带,大多数电网设备都是暴露在野外环境中,在自然环境的长期作用下,线路易出现断股、破损等缺陷,需要不断地去监测与维护。而传统的人工巡视检查线路，不仅工作环境艰苦，劳动强度大、工作效率低、准确性低，而且复杂的野外环境可能给巡线人员的人身安全带来风险。随着航空、电子科学技术领域的发展，直升机/无人机电力巡检方式正被广泛的应用和研究，尤其是无人机巡检因安全高效特性，具有越来越大的应用价值。

然而，无人机对输电线路巡检时不可避免的会遇到输电线路、杆塔、低空环境要素(如树木、建筑物)等有形障碍和禁飞区、危险区等无形障碍物，因此，为了保证无人机巡检输电线路的安全，无人机避障已经成为了无人机巡检系统中的重要组成部分。

现有技术中提供了一种无人机避障方法，该方法利用摄像机获得的动态图像识别障碍物并进行测距，随后通过路径规划算法实现避障。

发明人在研究中发现，现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障，从而无法保证无人机的巡检安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机避障方法和装置，基于标识物图像进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍物进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍物进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机避障方法，所述方法包括：

获取所述无人机上的相机采集的图片；

提取所述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离；

当所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机对所述障碍目标进行避障。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述标识信息包括所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸；所述根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离，包括：

在所述提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据所述相机的焦距、所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸确定所述无人机距所述标识物的距离。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机的当前飞行方向。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制所述无人机对所述障碍目标进行避障，包括：

当所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机远离所述障碍目标以实现对所述障碍目标进行避障。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：

当所述距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

将所述报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒所述无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机避障装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述无人机上的相机采集的图片；

提取模块，用于提取所述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

第一确定模块，用于根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离；

避障模块，用于在所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机对所述障碍目标进行避障。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述标识信息包括所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸；

所述第一确定模块还用于，在所述提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据所述相机的焦距、所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸确定所述无人机距所述标识物的距离。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括第二确定模块；

所述第二确定模块，用于根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机的当前飞行方向。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述避障模块还用于，在所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机远离所述障碍目标以实现对所述障碍目标进行避障。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括报警模块；所述报警模块包括：

生成单元，用于在所述距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

提醒单元，用于将所述报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒所述无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。

本发明实施例提供的无人机避障方法和装置，基于标识物图像进行避障，与现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障相比，其首先获取无人机上的相机采集的图片，然后提取上述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，最后结合该标识信息和相机的焦距确定无人机距标识物的距离，并在距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障，其通过识别设置于障碍目标上的标识物对障碍目标进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍目标进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍目标进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种无人机避障方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种无人机避障方法的流程图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种无人机避障装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

11、获取模块；22、提取模块；33、第一确定模块；44、避障模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

考虑到现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障，从而无法保证无人机的巡检安全。基于此，本发明实施例提供了一种无人机避障方法和装置，其基于标识物图像进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍物进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍物进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

参见图1所示的本发明实施例提供的无人机避障方法的流程图，所述方法具体包括如下步骤：

S101、获取无人机上的相机采集的图片；

S102、提取图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

具体的，本发明实施例提供的无人机避障方法在获取无人机上的相机采集的图像后，将提取图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，其中，上述标识物是在根据巡检路径预先设置、安装的，且可以是特殊符号(如圆形符号、三角形符号)标识物，还可以是红色胶带标识物，其中，特殊符号标识物可以优选的应用在输电导线上，而红色胶带标识物则可以优选的应用在镂空的杆塔上，但是，为了满足不同用户的不同需求，本发明实施例对标识物的具体应用并不做限制。

S103、根据相机的焦距和标识信息确定无人机距标识物的距离；

S104、当距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障。

具体的，本发明实施例提供的无人机避障方法在识别出标识信息后，将根据相机成像原理测量出当前无人机距离标识物的距离。另外，在测量得到的距离小于预设阈值(即无人机距标识物的当前距离对无人机巡检来说已经不够安全)时，将控制无人机对障碍目标进行避障。

本发明实施例提供的无人机避障方法，与现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障相比，其首先获取无人机上的相机采集的图片，然后提取上述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，最后结合该标识信息和相机的焦距确定无人机距标识物的距离，并在距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障，其通过识别设置于障碍目标上的标识物对障碍目标进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍目标进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍目标进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

为了更好的确定无人机距标识物的距离，本发明实施例所提供的无人机避障方法中的距离确定的具体过程如下：

在提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据相机的焦距、标识信息确定无人机距标识物的距离，其中，上述标识信息包括标识物的实际尺寸和标识物在图片中的尺寸。

具体的，本发明实施例所提供的无人机避障方法在提取到标识信息时，首先根据预设标准标识信息对该标识信息进行判断，若该标识信息符合标准标识信息(如标识物在图片中的尺寸符合标准尺寸)，则根据标识物的实际尺寸、标识物在图片中的尺寸以及相机的焦距确定无人机距标识物的距离。

另外，本发明实施例所提供的无人机避障方法，还能够根据相机的焦距和标识信息确定无人机的当前飞行方向。

为了更好的对障碍目标进行避障，本发明实施例对S103的确定过程确定的距离进行预设阈值的对比处理，其只有在距离小于预设阈值时，才控制无人机远离障碍目标以实现对该障碍目标进行避障。

另外，考虑到本发明实施例可以根据提取到的标识信息和相机的焦距确定无人机当前飞行方向，那么，本发明实施例所提供的无人机避障方法中对障碍目标的远离将优选为按照无人机当前飞行方向的反方向进行远离。具体的，在判断出无人机距离标识物的距离低于预设阈值时，生成飞行控制信号，并根据该飞行控制信号控制无人机朝着无人机当前飞行方向的反方向飞行以实现对该障碍目标进行避障。

参见图2，本发明实施例所提供的无人机避障方法还包括如下步骤：

S201、当距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

S202、将报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。

具体的，本发明实施例所提供的无人机避障方法还能够根据距离小于预设阈值的第一判断结果，生成对应的报警信息，并可以将报警信息以及相应的第一判断结果发送至无人机地面站，以通过无人机地面站实时显示第一判断结果，且根据上述报警信息进行报警，以提醒无人机地面站的操作人员进行远程飞行控制以使得无人机避开危险区域。

另外，本发明实施例所提供的无人机避障方法不仅能够实时显示第一判断结果，而且还可以对距离大于预设阈值的第二判断结果实时显示，以对无人机进行可视化监控，以能够及时发现第一判断结果对应的报警信息的异常状态。

本发明实施例提供的无人机避障方法，与现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障相比，其首先获取无人机上的相机采集的图片，然后提取上述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，最后结合该标识信息和相机的焦距确定无人机距标识物的距离，并在距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障，其通过识别设置于障碍目标上的标识物对障碍目标进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍目标进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍目标进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

本发明实施例还提供了一种无人机避障装置，所述装置用于执行上述无人机避障方法，参见图3，所述装置包括：

获取模块11，用于获取无人机上的相机采集的图片；

提取模块22，用于提取图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

第一确定模块33，用于根据相机的焦距和标识信息确定无人机距标识物的距离；

避障模块44，用于在距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障。

具体的，本发明实施例提供的无人机避障装置通过获取模块11获取无人机上的相机采集的图像，并根据提取模块22提取图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，其中，上述标识物是在根据巡检路径预先设置、安装的，且可以是特殊符号(如圆形符号、三角形符号)标识物，还可以是红色胶带标识物，其中，特殊符号标识物可以优选的应用在输电导线上，而红色胶带标识物则可以优选的应用在镂空的杆塔上，但是，为了满足不同用户的不同需求，本发明实施例对标识物的具体应用并不做限制。

本发明实施例提供的无人机避障装置在识别出标识信息后，将根据相机成像原理测量出当前无人机距离标识物的距离。另外，在测量得到的距离小于预设阈值(即无人机距标识物的当前距离对无人机巡检来说已经不够安全)时，将控制无人机对障碍目标进行避障。

为了更好的确定无人机距标识物的距离，本发明实施例所提供的无人机避障装置中的第一确定模块33还用于，在提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据相机的焦距、标识物的实际尺寸和标识物在图片中的尺寸确定无人机距标识物的距离。其中，标识物的实际尺寸和标识物在图片中的尺寸均属于标识信息。

另外，本发明实施例所提供的无人机避障装置还包括第二确定模块，该第二确定模块，用于根据相机的焦距和标识信息确定无人机的当前飞行方向。

为了更好的对障碍目标进行避障，本发明实施例中的避障模块44还用于在距离小于预设阈值时，控制无人机远离障碍目标以实现对障碍目标进行避障。

另外，考虑到本发明实施例可以根据提取到的标识信息和相机的焦距确定无人机当前飞行方向，那么，本发明实施例所提供的无人机避障装置中对障碍目标的远离将优选为按照无人机当前飞行方向的反方向进行远离。具体的，在判断出无人机距离标识物的距离低于预设阈值时，生成飞行控制信号，并根据该飞行控制信号控制无人机朝着无人机当前飞行方向的反方向飞行以实现对该障碍目标进行避障。

本发明实施例所提供的无人机避障装置还包括报警模块；报警模块包括：

生成单元，用于在距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

提醒单元，用于将报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。

具体的，本发明实施例所提供的无人机避障装置还能够根据距离小于预设阈值的第一判断结果，生成对应的报警信息，并可以将报警信息以及相应的第一判断结果发送至无人机地面站，以通过无人机地面站实时显示第一判断结果，且根据上述报警信息进行报警，以提醒无人机地面站的操作人员进行远程飞行控制以使得无人机避开危险区域。

另外，本发明实施例所提供的无人机避障装置不仅能够实时显示第一判断结果，而且还可以对距离大于预设阈值的第二判断结果实时显示，以对无人机进行可视化监控，以能够及时发现第一判断结果对应的报警信息的异常状态。

本发明实施例提供的无人机避障装置，与现有技术中的无人机避障方法，由于只能识别树木等较大障碍物，对镂空状的杆塔以及细长的导线等物体识别度较底，导致无法对输电导线，杆塔等障碍物进行避障相比，其首先获取无人机上的相机采集的图片，然后提取上述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息，最后结合该标识信息和相机的焦距确定无人机距标识物的距离，并在距离小于预设阈值时，控制无人机对障碍目标进行避障，其通过识别设置于障碍目标上的标识物对障碍目标进行避障，由于标识物的识别度较高，因此不仅能够对较大障碍目标进行避障，还能够对输电导线，杆塔等障碍目标进行避障，从而进一步保证了无人机巡检的安全。

本发明实施例所提供的进行无人机避障的方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的无人机避障的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人机避障方法，其特征在于，包括：

获取所述无人机上的相机采集的图片；

提取所述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离；

当所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机对所述障碍目标进行避障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识信息包括所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸；所述根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离，包括：

在所述提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据所述相机的焦距、所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸确定所述无人机距所述标识物的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机的当前飞行方向。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制所述无人机对所述障碍目标进行避障，包括：

当所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机远离所述障碍目标以实现对所述障碍目标进行避障。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

将所述报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒所述无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。

6.一种无人机避障装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述无人机上的相机采集的图片；

提取模块，用于提取所述图片中设置于障碍目标上的标识物的标识信息；

第一确定模块，用于根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机距所述标识物的距离；

避障模块，用于在所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机对所述障碍目标进行避障。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述标识信息包括所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸；

所述第一确定模块还用于，在所述提取的标识信息符合预设标准标识信息时，根据所述相机的焦距、所述标识物的实际尺寸和所述标识物在所述图片中的尺寸确定所述无人机距所述标识物的距离。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括第二确定模块；

所述第二确定模块，用于根据所述相机的焦距和所述标识信息确定所述无人机的当前飞行方向。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述避障模块还用于，在所述距离小于预设阈值时，控制所述无人机远离所述障碍目标以实现对所述障碍目标进行避障。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括报警模块；所述报警模块包括：

生成单元，用于在所述距离小于预设阈值时，生成对应的报警信息；

提醒单元，用于将所述报警信息发送至对应的无人机地面站，以提醒所述无人机地面站进行异常监控和远程飞行控制。