[发明专利]一种基于双目视觉的无人机避障方法及系统

权利要求书

1.一种基于双目视觉的无人机避障方法，其特征在于，所述无人机前部设有实时拍摄的双目摄像机，所述方法包括下步骤，

步骤1、通过双目摄像机获取无人机前方的环境图象；

步骤2、根据所获取的环境图象识别无人机前方是否有目标对象；

步骤3、若存在目标对象，则基于无人机当前的姿态信息以及根据环境图象所获取的目标对象深度值，判断前方目标对象中是否存在障碍物；

所述无人机的姿态信息为设于无人机上的姿态传感器所获取的无人机俯角；

所述步骤3具体包括：

步骤31、若无人机当前俯角的角度值小于双目摄像机垂直方向上视场角的角度值的一半，则前方目标对象为障碍物；

步骤32、若无人机当前俯角的角度值大于双目摄像机垂直方向上视场角的角度值的一半，则基于环境图象所获取的目标对象深度值，判断前方目标对象中是否存在障碍物；

步骤4、若目标对象中存在障碍物，则基于目标对象深度值获取无人机与障碍物间的距离并根据无人机与障碍物间的距离选择避障；

步骤5、若目标对象仅为地面，则无人机不采取避障措施。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标对象深度值通过如下方法获得：

所述双目摄像机获取无人机前方的环境图象包括第一图象和第二图象；

所述双目摄像机的两个摄像头通过旋转矩阵、平移向量以及两个摄像头的畸变系数对第一图象和第二图象进行校正；

将校正后的第一图象和第二图象进行立体匹配，得到第一图象与第二图象之间的视差图；

基于所述视差图获取深度图象，根据所述深度图象提取目标对象深度值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤32中根据所获取的目标对象深度值判断前方目标对象中是否存在障碍物具体为：

垂直方向上视场角等分，视场角范围内由上到下识别出目标对象所对应的深度值r₁、r₂、r₃....r_n，每个深度值对应于基准视场角为α₁、α₂、α₃....α_n，各基准视场角所对应的计算角为其中，θ为无人机俯角的角度值，θ<0°,α_n∈(-25°,25°)；

各基准视场角所对应的对比视角为β₁、β₂、β₃....β_n，对比视角对应的深度值分别为r₁’、r₂’、r₃’....r_n’，各对比视角所对应的计算角为φ_n＝-θ-β_n,则β_n＝-θ-φ_n；

由上到下依次计算

若从开始计算起连续五次则判定前方目标对象为地面，不存在障碍物；

若从开始计算起连续五次判定前方目标对象中存在障碍物，继续由上到下依次计算，直至将视觉范围内识别出的所有深度值r₁、r₂、r₃....r_n分别与对应的对比视角的深度值相比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤41、基于目标对象深度值计算出无人机与障碍物之间的距离；

判断无人机与障碍物之间的距离是否小于预设的安全距离；

步骤42、若小于预设的安全距离，则无人机采取避障措施；

否则，进行步骤43；

步骤43、无人机保持当前飞行方向继续飞行，并实时获取与障碍物的距离，循环步骤41和42。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤42中若无人机与障碍物之间的距离小于安全距离，则无人机采取避障措施具体包括：

若无人机与障碍物之间的距离小于第一安全距离且大于第二安全距离，则无人机进行报警动作，提示前方有障碍物；

若无人机与障碍物之间的距离小于第二安全距离且大于第三安全距离，则无人机进入刹车动作，直至刹停至第三安全距离；

若无人机刹停后距离障碍物小于第三安全距离，无人机自动退至距离障碍物第四安全距离处，其中所述第四安全距离大于第三安全距离且小于第二安全距离。