用于城市道路識別的無人機(jī)檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及道路測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種用于城市道路識別的無人機(jī)檢測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]城市道路的相關(guān)信息包括城市道路的曲線軌跡、定位數(shù)據(jù)和相對位置等。獲取城市道路的相關(guān)信息是城市管理部門繪制城市地圖所必需的要素之一。正確的城市道路信息能夠幫助城市管理部門有計(jì)劃地部署城市管理工作，還有助于城市其他職能部門開展相應(yīng)工作，例如，方便城市交管部門進(jìn)行管理區(qū)域劃分，以更順利地實(shí)現(xiàn)道路交通管理的職責(zé)分工。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中對城市道路信息的檢測方案有兩種:第一種，使用遙感衛(wèi)星拍攝城市遙感影像，對城市遙感影像進(jìn)行分析，提取城市各條交通道路的信息；第二種，安排人手在各條城市道路上進(jìn)行實(shí)地勘測，通過人工的方式獲得各條城市道路的曲線軌跡、定位數(shù)據(jù)和相對位置等信息。然而，上述二種檢測方案都具有自身的局限性:前者由于獲取的城市遙感影像分辨率不夠，難以獲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，同時(shí)檢測方式過于原始，耗費(fèi)大量的時(shí)間成本，實(shí)時(shí)性很差。
[0004]因此，需要一種新的城市道路識別方案，能夠在保證快速、低成本地獲得城市內(nèi)各個(gè)道路的相關(guān)信息的同時(shí)，不以降低測繪精度為代價(jià)，具有良好的性價(jià)比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種用于城市道路識別的無人機(jī)檢測設(shè)備，采用無人機(jī)為檢測平臺，利用無線控制技術(shù)能夠隨時(shí)到達(dá)各條需要檢測的城市道路正上方進(jìn)行道路信息檢測，從而降低檢測開銷，具有較好的機(jī)動性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)針對城市道路的分布特點(diǎn)，定制了多個(gè)具有不同圖像處理功能的圖像處理設(shè)備對無人機(jī)上的攝像設(shè)備所拍攝的超高清圖像進(jìn)行有序處理，而且，基于超高清圖像的大數(shù)據(jù)特點(diǎn)，每一種圖像處理都采用并行方式進(jìn)行，在提高數(shù)據(jù)精度的同時(shí)保證數(shù)據(jù)處理的高速進(jìn)行。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種用于城市道路識別的無人機(jī)檢測設(shè)備，所述檢測設(shè)備包括無人機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、CMOS超高清相機(jī)、FPGA芯片和嵌入式處理器，所述嵌入式處理器與所述無人機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、所述CMOS超高清相機(jī)和所述FPGA芯片分別連接，控制所述無人機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)以驅(qū)動所述無人機(jī)飛抵待檢測城市道路的正上方，并在確定所述無人機(jī)飛抵待檢測城市道路的正上方之后，啟動所述CMOS超高清相機(jī)對待檢測城市道路拍攝以獲得城市道路圖像，啟動所述FPGA芯片對城市道路圖像進(jìn)行圖像處理以確定城市道路圖像內(nèi)的道路曲線。
[0007]更具體地，在所述用于城市道路識別的無人機(jī)檢測設(shè)備中，還包括:伽利略導(dǎo)航器，連接伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)；超聲波高度傳感器，包括超聲波發(fā)射機(jī)、超聲波接收機(jī)和單片機(jī)，所述單片機(jī)與所述超聲波發(fā)射機(jī)和所述超聲波接收機(jī)分別連接，所述超聲波發(fā)射機(jī)向地面發(fā)射超聲波，所述超聲波接收機(jī)接收地面反射的超聲波，所述單片機(jī)根據(jù)所述超聲波發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間、所述超聲波接收機(jī)的接收時(shí)間和超聲波傳播速度計(jì)算無人機(jī)的實(shí)時(shí)超聲波高度；移動硬盤，用于預(yù)先存儲對照表，所述對照表以圖像數(shù)據(jù)量對應(yīng)的大小等級為索引，保存了各個(gè)大小等級分別對應(yīng)的圖像分割數(shù)量，所述移動硬盤還用于預(yù)先存儲城市道路R通道范圍、城市道路G通道范圍、城市道路B通道范圍，所述城市道路R通道范圍、所述城市道路G通道范圍和所述城市道路B通道范圍用于將RGB圖像中的城市道路與RGB圖像背景分離；無線收發(fā)機(jī)，與遠(yuǎn)端的城市道路繪制平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述城市道路繪制平臺發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括待檢測城市道路正上方位置對應(yīng)的目的伽利略定位數(shù)據(jù)和目的拍攝高度；所述CMOS超高清相機(jī)包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和CMOS成像電子單元，所述CMOS超高清相機(jī)所拍攝的城市道路圖像的分辨率為3840X2160 ;所述FPGA芯片為Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8，在所述FPGA芯片中集成了圖像數(shù)據(jù)量估測單元、圖像劃分單元、圖像合并單元和η個(gè)圖像處理單元，η等于所述對照表中的最大大小等級；所述圖像數(shù)據(jù)量估測單元與所述CMOS超高清相機(jī)連接，用于評估基于MPEG-4壓縮所述城市道路圖像后獲得的壓縮圖像的數(shù)據(jù)量；所述圖像劃分單元與所述移動硬盤、所述CMOS超高清相機(jī)和所述圖像數(shù)據(jù)量估測單元分別連接，基于壓縮圖像的數(shù)據(jù)量對應(yīng)的大小等級，在所述對照表中查詢到對應(yīng)的圖像分割數(shù)量作為目標(biāo)圖像分割數(shù)量m，并將所述城市道路圖像縱向平均劃分為m個(gè)子圖像，將所述m個(gè)子圖像分別分配給所述η個(gè)圖像處理單元中的前m個(gè)圖像處理單元；所述前m個(gè)圖像處理單元中的每一個(gè)圖像處理單元對分配到的對應(yīng)子圖像進(jìn)行圖像處理以確定所述對應(yīng)子圖像內(nèi)的道路子曲線；所述圖像合并單元與所述η個(gè)圖像處理單元分別連接，將所述前m個(gè)圖像處理單元輸出的m個(gè)道路子曲線合并，以獲得城市道路圖像內(nèi)的道路曲線；所述嵌入式處理器與所述無人機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、所述CMOS超高清相機(jī)、所述FPGA芯片、所述無線收發(fā)機(jī)、所述伽利略導(dǎo)航器和所述超聲波高度傳感器分別連接，接收所述無線收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得待檢測城市道路正上方位置對應(yīng)的目的伽利略定位數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，控制所述無人機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述待檢測城市道路正上方位置，在所述實(shí)時(shí)超聲波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)與所述目的伽利略定位數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入城市道路檢測模式，在所述實(shí)時(shí)超聲波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)與所述目的伽利略定位數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入城市道路尋找模式；其中，每一個(gè)圖像處理單元包括色彩空間轉(zhuǎn)換子單元、自動顏色增強(qiáng)子單元、圖像分割子單元、自適應(yīng)遞歸濾波子單元和最小二乘擬合子單元；所述色彩空間轉(zhuǎn)換子單元與所述圖像劃分單元連接，用于對分配到的對應(yīng)子圖像執(zhí)行RGB色彩空間轉(zhuǎn)換，獲得轉(zhuǎn)換后的RGB圖像；所述自動顏色增強(qiáng)子單元與所述色彩空間轉(zhuǎn)換子單元連接，對所述轉(zhuǎn)換后的RGB圖像執(zhí)行基于自動顏色增強(qiáng)的圖像增強(qiáng)處理，以獲得道路與背景對比度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像；所述圖像分離子單元與所述移動硬盤和所述自動顏色增強(qiáng)子單元分別連接，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通道值在所述城市道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述城市道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述城市道路B通道范圍內(nèi)時(shí)，將其確定為城市道路像素，將所述增強(qiáng)圖像中所有城市道路像素組合以形成道路圖案；所述自適應(yīng)遞歸濾波子單元與所述圖像分離子單元連接，對所述道路圖案執(zhí)行自適應(yīng)遞歸濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路圖案；所述最小二乘擬合子單元與所述自適應(yīng)遞歸濾波子單元連接，基于最小二乘擬合算法對所述濾波道路圖案執(zhí)行擬合處理以確定道路子曲線，所述道路子曲線為與所述濾波道路圖案中所有像素的距離平方和最小的一條曲線；所述嵌入式處理器在所述城市道路檢測模式中，啟動所述超CMOS超高清相機(jī)