位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，包括GPS定位設(shè)備、氣壓高度傳感設(shè)備、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、圖像檢測(cè)設(shè)備和嵌入式處理設(shè)備，嵌入式處理設(shè)備與GPS定位設(shè)備、氣壓高度傳感設(shè)備、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和圖像檢測(cè)設(shè)備分別連接，基于GPS定位設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和氣壓高度傳感設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)高度確定是否啟動(dòng)線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和圖像檢測(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)。本發(fā)明還采用清晰化處理設(shè)備以消除空中拍攝圖像中的霧霾成分。通過(guò)本發(fā)明，能夠在各種復(fù)雜的沙漠霧霾天氣下，對(duì)復(fù)雜地貌的沙漠區(qū)域?qū)崿F(xiàn)快速、精確的道路識(shí)別。
【專利說(shuō)明】位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)
[0001 ] 本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01510163007.X、申請(qǐng)日為2015年4月8日、發(fā)明名稱為“位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電子測(cè)繪領(lǐng)域，尤其涉及一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)ο
【背景技術(shù)】
[0003]沙漠，是指地面完全被沙所覆蓋、植物非常稀少、雨水稀少、空氣干燥的荒蕪地區(qū)。沙漠亦作“沙幕”，即干旱缺水，植物稀少的地區(qū)。沙漠地域大多是沙灘或沙丘，沙下巖石也經(jīng)常出現(xiàn)。有些沙漠是鹽灘，完全沒(méi)有草木。沙漠一般是風(fēng)成地貌。沙漠少有居民，氣候干燥，與其他地形相比，更容易產(chǎn)生霧霾天氣。然而，沙漠的資源比較豐富，資源開(kāi)發(fā)也比較容易，需要人們前往沙漠區(qū)域進(jìn)行資源開(kāi)發(fā)，這時(shí)，沙漠區(qū)域的道路繪制相當(dāng)重要。
[0004]但是，在道路繪制部門(mén)的日常道路繪制工作中，較為簡(jiǎn)單的是城市道路的定位和路線繪制，因?yàn)槌鞘械缆肪哂械缆放c城市背景邊緣界限明顯的典型特征，因此使用衛(wèi)星遙感即可有效提取相關(guān)道路信息，而對(duì)于沙漠地區(qū)的道路繪制，由于地形復(fù)雜，道路與沙漠背景的邊緣界限模糊，一些道路不是路政部門(mén)建設(shè)的，而是當(dāng)?shù)鼐用裥掭莸耐谅?，甚至是過(guò)往車輛長(zhǎng)期碾壓而形成的不規(guī)則路線，這時(shí)再使用衛(wèi)星遙感的方式進(jìn)行道路測(cè)量，其精度滿足不了要求，而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的手段去進(jìn)行道路測(cè)量，其實(shí)時(shí)性和效率又太差。
[0005]因此，需要一種新的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)的技術(shù)方案，能夠針對(duì)復(fù)雜地貌的沙漠區(qū)域，有針對(duì)性地制定特定的檢測(cè)機(jī)制和檢測(cè)平臺(tái)，并能夠克服各種霧霾天氣對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，從而快速、精確、可靠地完成對(duì)沙漠區(qū)域道路的測(cè)量和定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，利用無(wú)人機(jī)靈活、全面的特點(diǎn)，提高本發(fā)明識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別高效性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)，為了精確獲取沙漠區(qū)域道路的相關(guān)信息，在識(shí)別機(jī)制上對(duì)各個(gè)圖像處理設(shè)備的處理順序和處理內(nèi)容進(jìn)行定制，以提高本發(fā)明的檢測(cè)精度，更關(guān)鍵的是，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對(duì)圖像的影響因素，并對(duì)多霧天氣下采集的檢測(cè)圖像進(jìn)行去霧霾化處理，提高了檢測(cè)平臺(tái)的可靠性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，所述檢測(cè)平臺(tái)包括GPS定位設(shè)備、氣壓高度傳感設(shè)備、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、圖像檢測(cè)設(shè)備和嵌入式處理設(shè)備，所述嵌入式處理設(shè)備與所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感設(shè)備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備分別連接，基于所述GPS定位設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)高度確定是否啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)。
[0008]更具體地，在所述位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)中，還包括:供電電源，包括太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開(kāi)關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開(kāi)關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開(kāi)關(guān)連接，以將通過(guò)切換開(kāi)關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓;靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，用于預(yù)先存儲(chǔ)沙漠區(qū)域道路R通道范圍、沙漠區(qū)域道路G通道范圍、沙漠區(qū)域道路B通道范圍，所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍、所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍和所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍用于將RGB圖像中的沙漠區(qū)域道路與RGB圖像背景分離;無(wú)線通信接口，與遠(yuǎn)端的道路繪制服務(wù)平臺(tái)建立雙向的無(wú)線通信鏈路，用于接收所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度;清晰化處理設(shè)備，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備對(duì)沙漠區(qū)域拍攝的沙漠區(qū)域圖像，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像進(jìn)行去霧霾處理以獲得去霧霾沙漠區(qū)域圖像，替代所述沙漠區(qū)域圖像，將所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像輸入所述圖像檢測(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè);所述清晰化處理設(shè)備包括:霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O至IJl之間;整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備連接以獲得所述沙漠區(qū)域圖像，計(jì)算所述沙漠區(qū)域圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值;大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像的每一個(gè)像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preservinggaussian filter)對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個(gè)像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個(gè)像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率;清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像;所述圖像檢測(cè)設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述清晰化處理設(shè)備分別連接，所述圖像檢測(cè)設(shè)備包括:直方圖均衡化子設(shè)備，與所述清晰化處理設(shè)備連接，對(duì)所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像執(zhí)行基于直方圖均衡化的圖像增強(qiáng)處理，以獲得道路與背景對(duì)比度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像;圖像分離子設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述直方圖均衡化子設(shè)備分別連接，計(jì)算所述增強(qiáng)圖像中每一個(gè)像素的R通道值、G通道值和B通道值，當(dāng)某一像素的R通道值在所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍內(nèi)時(shí)，將其確定為道路像素，將所述增強(qiáng)圖像中所有道路像素組合以形成道路子圖像;小波濾波子設(shè)備，與所述圖像分離子設(shè)備連接，基于哈爾小波濾波器對(duì)所述道路子圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路子圖像;最小二乘擬合子設(shè)備，與所述小波濾波子設(shè)備連接，基于最小二乘擬合算法對(duì)所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線;所述嵌入式處理設(shè)備與所述無(wú)線通信接口、所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感設(shè)備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備分別連接，接收所述無(wú)線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對(duì)所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入道路識(shí)別模式，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ?其中，所述嵌入式處理設(shè)備在所述道路識(shí)別模式中，啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對(duì)位置，基于所述相對(duì)位置、所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點(diǎn)的定位信息和所述道路曲線的終點(diǎn)的定位信息。
[0009]更具體地，在所述位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)中:所述無(wú)線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無(wú)線發(fā)送給所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)。
[0010]更具體地，在所述位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)中，還包括:無(wú)人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，與所述嵌入式處理設(shè)備連接，用于在所述嵌入式處理設(shè)備的控制下驅(qū)動(dòng)所述無(wú)人機(jī)飛往所述沙漠區(qū)域正上方位置。
[0011]更具體地，在所述位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)中:所述嵌入式處理設(shè)備在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街?，關(guān)閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備。
[0012]更具體地，在所述位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)中:所述直方圖均衡化子設(shè)備、所述圖像分離子設(shè)備、所述小波濾波子設(shè)備和所述最小二乘擬合子設(shè)備分別采用不同型號(hào)的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的又一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]地球上各個(gè)區(qū)域的道路識(shí)別意義重大，不僅僅能夠?yàn)閬?lái)往車輛和人群提供導(dǎo)航信息，而且能夠?yàn)樽匀粸?zāi)難營(yíng)救、緊急救援等提供有價(jià)值的參考信息，提高營(yíng)救和救援的效率。然而，不同類型的區(qū)域，道路識(shí)別的難度不同。其中，較為困難的莫過(guò)于地貌復(fù)雜的沙漠區(qū)域。
[0018]沙漠區(qū)域一般處于偏遠(yuǎn)地帶，較少出現(xiàn)路政部門(mén)所建造的標(biāo)準(zhǔn)道路，更多的是當(dāng)?shù)鼐用裥掭莸耐谅罚踔潦沁^(guò)往車輛長(zhǎng)期碾壓而形成的不規(guī)則路線，由于地形復(fù)雜，道路與沙漠背景的邊緣界限模糊，常規(guī)的衛(wèi)星遙感方式無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別道路，而人工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的手段又過(guò)于原始，同時(shí)，沙漠地區(qū)多霧霾天氣也對(duì)沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)帶來(lái)了不小的干擾，在霧霾嚴(yán)重的天氣，甚至根本無(wú)法進(jìn)行道路檢測(cè)。
[0019]本發(fā)明搭建了一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，以靈活的無(wú)人機(jī)為測(cè)量平臺(tái)，基于沙漠特殊地貌定制一套由多種圖像處理子設(shè)備組成的圖像檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)選定沙漠區(qū)域的有效、快速、準(zhǔn)確的道路識(shí)別，同時(shí)，還引入了去霧霾處理設(shè)備以去除檢測(cè)圖像中的霧霾成分，從而為相關(guān)的道路繪制部門(mén)提供準(zhǔn)確、可靠的道路數(shù)據(jù)。
[0020]圖1為本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)方框圖，所述檢測(cè)平臺(tái)包括GPS定位設(shè)備1、氣壓高度傳感設(shè)備2、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4、圖像檢測(cè)設(shè)備5和嵌入式處理設(shè)備3，所述嵌入式處理設(shè)備3與所述GPS定位設(shè)備1、所述氣壓高度傳感設(shè)備2、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5分別連接，基于所述GPS定位設(shè)備I輸出的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設(shè)備2輸出的實(shí)時(shí)高度確定是否啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)。
[0021]圖2為本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的又一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)方框圖，與圖1相比，增加了清晰化處理設(shè)備6以去除檢測(cè)圖像中的霧霾成分，以保障檢測(cè)平臺(tái)在各種沙漠氣候中也能夠正常工作。
[0022]接著，繼續(xù)對(duì)圖2的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:供電電源，包括太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開(kāi)關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開(kāi)關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開(kāi)關(guān)連接，以將通過(guò)切換開(kāi)關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓。
[0024]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，用于預(yù)先存儲(chǔ)沙漠區(qū)域道路R通道范圍、沙漠區(qū)域道路G通道范圍、沙漠區(qū)域道路B通道范圍，所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍、所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍和所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍用于將RGB圖像中的沙漠區(qū)域道路與RGB圖像背景分離。
[0025]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:無(wú)線通信接口，與遠(yuǎn)端的道路繪制服務(wù)平臺(tái)建立雙向的無(wú)線通信鏈路，用于接收所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度。
[0026]清晰化處理設(shè)備6，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4對(duì)沙漠區(qū)域拍攝的沙漠區(qū)域圖像，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像進(jìn)行去霧霾處理以獲得去霧霾沙漠區(qū)域圖像，替代所述沙漠區(qū)域圖像，將所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像輸入所述圖像檢測(cè)設(shè)備5以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)。
[0027]所述清晰化處理設(shè)備6包括以下部件:
[0028]霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；
[0029]整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4連接以獲得所述沙漠區(qū)域圖像，計(jì)算所述沙漠區(qū)域圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；
[0030]大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像的每一個(gè)像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge_preserving gaussianfilter)對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個(gè)像素的大氣散射光值；
[0031 ]介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個(gè)像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率；
[0032]清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像。
[0033]所述圖像檢測(cè)設(shè)備5與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述清晰化處理設(shè)備6分別連接，所述圖像檢測(cè)設(shè)備5包括以下部件:
[0034]直方圖均衡化子設(shè)備，與所述清晰化處理設(shè)備6連接，對(duì)所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像執(zhí)行基于直方圖均衡化的圖像增強(qiáng)處理，以獲得道路與背景對(duì)比度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像；
[0035]圖像分離子設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述直方圖均衡化子設(shè)備分別連接，計(jì)算所述增強(qiáng)圖像中每一個(gè)像素的R通道值、G通道值和B通道值，當(dāng)某一像素的R通道值在所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍內(nèi)時(shí)，將其確定為道路像素，將所述增強(qiáng)圖像中所有道路像素組合以形成道路子圖像；
[0036]小波濾波子設(shè)備，與所述圖像分離子設(shè)備連接，基于哈爾小波濾波器對(duì)所述道路子圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路子圖像；
[0037]最小二乘擬合子設(shè)備，與所述小波濾波子設(shè)備連接，基于最小二乘擬合算法對(duì)所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線。
[0038]所述嵌入式處理設(shè)備3與所述無(wú)線通信接口、所述GPS定位設(shè)備1、所述氣壓高度傳感設(shè)備2、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4、所述清晰化處理設(shè)備6和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5分別連接，接收所述無(wú)線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對(duì)所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入道路識(shí)別模式，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ健?br>[0039]其中，所述嵌入式處理設(shè)備3在所述道路識(shí)別模式中，啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4、所述清晰化處理設(shè)備6和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對(duì)位置，基于所述相對(duì)位置、所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點(diǎn)的定位信息和所述道路曲線的終點(diǎn)的定位信息。
[0040]可選地，在所述檢測(cè)平臺(tái)中:所述無(wú)線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無(wú)線發(fā)送給所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)；所述檢測(cè)平臺(tái)中還可以包括:無(wú)人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，與所述嵌入式處理設(shè)備3連接，用于在所述嵌入式處理設(shè)備3的控制下驅(qū)動(dòng)所述無(wú)人機(jī)飛往所述沙漠區(qū)域正上方位置;所述嵌入式處理設(shè)備3在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街校P(guān)閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備4、所述清晰化處理設(shè)備6和所述圖像檢測(cè)設(shè)備5;以及所述直方圖均衡化子設(shè)備、所述圖像分離子設(shè)備、所述小波濾波子設(shè)備和所述最小二乘擬合子設(shè)備可以分別采用不同型號(hào)的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041]另外，霧霾圖像可以通過(guò)一系列圖像處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)圖像的去霧霾化，以獲得清晰化的圖像，提高圖像的能見(jiàn)度。這些圖像處理設(shè)備分別執(zhí)行不同的圖像處理功能，基于霧霾形成的原理，達(dá)到去除霧霾的效果。霧霾圖像的清晰化處理對(duì)于軍用和民用領(lǐng)域都具有極大的應(yīng)用價(jià)值，軍用領(lǐng)域包括軍事國(guó)防、遙感導(dǎo)航等，民用領(lǐng)域包括道路監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤和自動(dòng)駕駛等。
[0042]霧霾圖像形成的過(guò)程可以用大氣衰減過(guò)程來(lái)描繪，在霧霾圖像和實(shí)際圖像即清晰化圖像之間的關(guān)系可用整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率來(lái)表述，即在已知霧霾圖像的情況下，根據(jù)整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率，可以求解出清晰化圖像。
[0043]對(duì)于整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率的求解都存在一些有效且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的手段，例如，對(duì)于每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率，需要獲得整體大氣光值和每一個(gè)像素的大氣散射光值，而每一個(gè)像素的大氣散射光值可在對(duì)每一個(gè)像素在霧霾圖像中的像素值進(jìn)行兩次保持邊緣的高斯平滑濾波而獲得，其間，霧霾去除的強(qiáng)度可調(diào);而整體大氣光值的獲得方式有兩種，一種方式是，可通過(guò)獲取霧霾圖像的黑色通道(即在霧霾圖像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道為R，G，B三顏色通道中的一種)，在霧霾圖像中，通過(guò)尋找黑色通道像素值偏大的多個(gè)像素中尋找灰度值最大的像素來(lái)獲得，即將尋找到的、灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值，參與霧霾圖像中每一個(gè)像素的清晰化處理;另外，整體大氣光值也可通過(guò)以下方式獲得:計(jì)算霧霾圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值。
[0044]具體的霧霾圖像和實(shí)際圖像即清晰化圖像之間的關(guān)系，以及各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系可參見(jiàn)以上內(nèi)容。
[0045]通過(guò)對(duì)霧霾圖像形成原理的探討，搭建了霧霾圖像和清晰化圖像之間的關(guān)系，用多個(gè)參數(shù)表示這種關(guān)系，隨后通過(guò)獲得的多個(gè)參數(shù)值和霧霾圖像即可還原獲得清晰度較高的圖像，由于參數(shù)的獲得借用了一些統(tǒng)計(jì)手段和經(jīng)驗(yàn)手段，因此所述清晰度較高的圖像不可能完全等同于實(shí)際圖像，但已經(jīng)具有相當(dāng)程度的去霧霾效果，為霧霾天氣下的各個(gè)領(lǐng)域作業(yè)提供有效保障。
[0046]采用本發(fā)明的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，針對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星遙感識(shí)別方式測(cè)量誤差較大、人工現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別方式測(cè)量效率低且實(shí)時(shí)性差的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)采用靈活的無(wú)人機(jī)平臺(tái)、引入更多有針對(duì)性的圖像處理設(shè)備、規(guī)劃更有效率的圖像處理順序，引入高精度霧霾去除設(shè)備以消除檢測(cè)圖像中的霧霾成分，從而形成了一套能夠同時(shí)滿足高精度、高效率、高實(shí)時(shí)性和高可靠性的沙漠區(qū)域道路識(shí)別系統(tǒng)。
[0047]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述檢測(cè)平臺(tái)包括GPS定位設(shè)備、氣壓高度傳感設(shè)備、線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、圖像檢測(cè)設(shè)備和嵌入式處理設(shè)備，所述嵌入式處理設(shè)備與所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感設(shè)備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備分別連接，基于所述GPS定位設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述氣壓高度傳感設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)高度確定是否啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的位于無(wú)人機(jī)上的沙漠區(qū)域道路檢測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述檢測(cè)平臺(tái)還包括: 供電電源，包括太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開(kāi)關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開(kāi)關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開(kāi)關(guān)連接，以將通過(guò)切換開(kāi)關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓； 靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，用于預(yù)先存儲(chǔ)沙漠區(qū)域道路R通道范圍、沙漠區(qū)域道路G通道范圍、沙漠區(qū)域道路B通道范圍，所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍、所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍和所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍用于將RGB圖像中的沙漠區(qū)域道路與RGB圖像背景分離； 無(wú)線通信接口，與遠(yuǎn)端的道路繪制服務(wù)平臺(tái)建立雙向的無(wú)線通信鏈路，用于接收所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度； 清晰化處理設(shè)備，位于所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備之間，接收所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備對(duì)沙漠區(qū)域拍攝的沙漠區(qū)域圖像，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像進(jìn)行去霧霾處理以獲得去霧霾沙漠區(qū)域圖像，替代所述沙漠區(qū)域圖像，將所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像輸入所述圖像檢測(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沙漠區(qū)域的道路檢測(cè)； 所述清晰化處理設(shè)備包括: 霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間； 整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備連接以獲得所述沙漠區(qū)域圖像，計(jì)算所述沙漠區(qū)域圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值； 大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述沙漠區(qū)域圖像的每一個(gè)像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個(gè)像素的大氣散射光值； 介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個(gè)像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率； 清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述沙漠區(qū)域圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像； 所述圖像檢測(cè)設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述清晰化處理設(shè)備分別連接，所述圖像檢測(cè)設(shè)備包括: 直方圖均衡化子設(shè)備，與所述清晰化處理設(shè)備連接，對(duì)所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像執(zhí)行基于直方圖均衡化的圖像增強(qiáng)處理，以獲得道路與背景對(duì)比度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像； 圖像分離子設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述直方圖均衡化子設(shè)備分別連接，計(jì)算所述增強(qiáng)圖像中每一個(gè)像素的R通道值、G通道值和B通道值，當(dāng)某一像素的R通道值在所述沙漠區(qū)域道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述沙漠區(qū)域道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述沙漠區(qū)域道路B通道范圍內(nèi)時(shí)，將其確定為道路像素，將所述增強(qiáng)圖像中所有道路像素組合以形成道路子圖像； 小波濾波子設(shè)備，與所述圖像分離子設(shè)備連接，基于哈爾小波濾波器對(duì)所述道路子圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路子圖像； 最小二乘擬合子設(shè)備，與所述小波濾波子設(shè)備連接，基于最小二乘擬合算法對(duì)所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線； 所述嵌入式處理設(shè)備與所述無(wú)線通信接口、所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感設(shè)備、所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備分別連接，接收所述無(wú)線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對(duì)所述飛行控制指令解析以獲得所述沙漠區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入道路識(shí)別模式，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ剑?其中，所述嵌入式處理設(shè)備在所述道路識(shí)別模式中，啟動(dòng)所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備，接收所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述去霧霾沙漠區(qū)域圖像中的相對(duì)位置，基于所述相對(duì)位置、所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點(diǎn)的定位信息和所述道路曲線的終點(diǎn)的定位信息； 所述無(wú)線通信接口接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無(wú)線發(fā)送給所述道路繪制服務(wù)平臺(tái)； 所述嵌入式處理設(shè)備在所述沙漠區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ街?，關(guān)閉所述線陣數(shù)碼航空攝影設(shè)備、所述清晰化處理設(shè)備和所述圖像檢測(cè)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G06T5/40GK106097270SQ201610409547
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】陳思思