高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸監(jiān)控裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機偵查領(lǐng)域，具體涉及高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無人飛行器，尤其是四軸飛行器隨著科技的發(fā)展得到了相當?shù)陌l(fā)展和應(yīng)用，而無人飛行器的一個廣泛應(yīng)用領(lǐng)域就是航拍偵查。這種航拍偵查在專業(yè)環(huán)境下，專業(yè)環(huán)境下，取景時間長，拍攝要求高，操作者專業(yè)，所以一般采用的都是反復(fù)多次拍攝，然后后期剪輯拼接，得到用戶所能享受的最佳呈現(xiàn)效果的偵查拍攝方式。也因此，在專業(yè)環(huán)境下，拍攝效果的提升為本領(lǐng)域技術(shù)人員所關(guān)注，比如:防抖、穩(wěn)定等。
[0003]現(xiàn)有的偵查視頻圖像的回傳，大多數(shù)是基于模擬視頻信號，圖像不清晰，還需要一個稱為1SD的設(shè)備，這個設(shè)備實際上就將高清攝像機的模擬視頻信號與飛行參數(shù)進行疊加回傳地面，因此雖然飛機上存儲的是高清圖像，但回傳到地面的圖像是疊加了飛行狀態(tài)參數(shù)的模擬圖像，而人們往往需要實時看到飛機上拍攝的高清數(shù)字圖像。
[0004]無人機系統(tǒng)包括了無人機機體平臺、任務(wù)載荷及數(shù)據(jù)無線傳輸三個部分。無人機視頻數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用實現(xiàn)的關(guān)鍵在于無線傳輸鏈路手段。目前的無線傳輸技術(shù)主要有包括以下技術(shù):3G 網(wǎng)絡(luò)(CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)、4G(TD_LTE 和 FDD-LTE)網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(WIFI)、衛(wèi)星、微波等。
[0005]衛(wèi)星和微波技術(shù)是無線視頻傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)手段，且衛(wèi)星通信技術(shù)的最大優(yōu)點是服務(wù)范圍廣、功能強大、使用靈活，不受地理環(huán)境和其它外部環(huán)境的影響，尤其是不受外界電磁環(huán)境的影響。但這兩種技術(shù)成本居高不下，其昂貴的初始建造費用和通訊費用常使人望而卻步，無法大面積推廣。
[0006]WIMAX/WIFI等技術(shù)構(gòu)建無線城域網(wǎng)來進行大范圍覆蓋的視頻應(yīng)用，需要建設(shè)方建設(shè)大量基站，一方面基站建設(shè)成本巨大，非一般用戶能夠承受；另一方面即使某一單位建成了無線城域網(wǎng)，由于其初始建設(shè)費用巨大而不愿與其他用戶進行共享，從而對社會資源造成了較大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸監(jiān)控裝置，該裝置支持視覺導(dǎo)航、圖像識別與避障，能夠在不受傳送延遲影響的情況下適當?shù)馗淖儏?shù)，由此提高圖像識別率，將衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)模式與傳統(tǒng)通信模式融合在一起，可解決大容量圖像數(shù)據(jù)的高速交換，并具有較高的安全性。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置包括:
[0009]安裝在無人機上的監(jiān)控計算機、機端圖像處理模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航單元、高清高倍變焦運動攝像機、視頻圖像無線發(fā)射模塊；
[0010]所述機端圖像處理模塊包括:數(shù)據(jù)接收單元、參數(shù)改變單元、解碼單元和圖像識別單元，數(shù)據(jù)接收單元接收包括圖像編碼數(shù)據(jù)和參數(shù)的圖像編碼流，參數(shù)改變單元能夠改變數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)，解碼單元根據(jù)被參數(shù)改變單元改變的參數(shù)對接收的圖像編碼數(shù)據(jù)解碼并生成圖像解碼數(shù)據(jù)，圖像識別單元對解碼后的圖像解碼數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像識別。
[0011]優(yōu)選的，所述機端圖像處理模塊，以百兆以太網(wǎng)口與所述監(jiān)控計算機連接，通過所述監(jiān)控計算機的以太網(wǎng)交換芯片(LANswitch)所擴展的以太網(wǎng)交換式總線接收高清運動相機傳回的圖片，進行圖像的分析解算，并與光流傳感器、超聲波傳感器、慣性測量單元數(shù)據(jù)進行融合，進行視覺導(dǎo)航、障礙規(guī)避、圖像目標識別跟蹤。
[0012]優(yōu)選的，圖像識別單元在圖像識別過程中計算指示圖像識別準確度的指標，參數(shù)改變單元基于在圖像識別過程中計算出的指示圖像識別準確度的指標改變由數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)。
[0013]優(yōu)選的，解碼單元包括解塊濾波器，參數(shù)改變單元改變作為由數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)的、指示是否針對圖像編碼數(shù)據(jù)利用解塊濾波器的參數(shù)和解塊濾波器的濾波器系數(shù)中的至少一個。
[0014]優(yōu)選的，解碼單元包括逆量化單元，所述參數(shù)含有用于生成圖像編碼數(shù)據(jù)的編碼中所包含的量化參數(shù)。參數(shù)改變單元改變數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)中含有的量化參數(shù)，然后將該量化參數(shù)提供給逆量化單元。
[0015]優(yōu)選的，解碼單元包括正交逆變換單元。所述參數(shù)含有用于為了生成圖像編碼數(shù)據(jù)所執(zhí)行的編碼中包含的正交變換的正交變換系數(shù)。參數(shù)改變單元改變由數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)中含有的正交變換系數(shù)，然后將所述系數(shù)提供給正交逆變換單元。
[0016]優(yōu)選的，所述監(jiān)控計算機具有圖像編碼單元，對高清高倍變焦運動攝像機獲取的圖像進行編碼，然后機端圖像處理模塊通過數(shù)據(jù)接收單元接收通過所述圖像編碼生成的圖像編碼流，參數(shù)改變單元根據(jù)無人機的運行情況改變數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)。
[0017]優(yōu)選的，所述高清高倍變焦運動攝像機直接由以太網(wǎng)口與監(jiān)控計算機所擴展的以太網(wǎng)交換式總線進行連接，支持多個視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)，通過以太網(wǎng)交換芯片(LANswitch)將高清視頻數(shù)據(jù)傳給機端圖像處理模塊(DSP+ARM)進行圖像計算。
[0018]優(yōu)選的，所述衛(wèi)星導(dǎo)航單元為GPS/北斗接收芯片、磁羅盤、單片機，出CAN總線與監(jiān)控計算機(ARM)連接，支持GPS和北斗導(dǎo)航定位，支持磁航向計對飛行器姿態(tài)的解算，并與慣性測量單元(MU)進行數(shù)據(jù)融合，最終由監(jiān)控計算機解算飛行器姿態(tài)和飛行器位置。
[0019]優(yōu)選的，所述視頻圖像無線發(fā)射模塊可兼容多種信號發(fā)射模式，包括距離無線傳輸模式，衛(wèi)星信號發(fā)射模式，3G/4G移動信號發(fā)射模式等。
[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:(1)支持高清數(shù)字圖像實時傳回地面，滿足高清數(shù)字傳輸要求，支持視覺導(dǎo)航、障礙規(guī)避和圖像目標識別跟蹤，滿足新技術(shù)發(fā)展要求；(2)能夠在不受傳送延遲影響的情況下適當?shù)馗淖儏?shù)，由此提高圖像識別率；(3)該設(shè)備是通過將衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)模式與傳統(tǒng)通信模式融合在一起，只需要一套視頻圖像采集系統(tǒng)和多信道分發(fā)系統(tǒng)設(shè)備，就能將兩種通信鏈路捆綁傳輸音視頻信號，使得應(yīng)急指揮通信寬帶成本降低，并且使得使用范圍提升。
【附圖說明】
[0021]圖1示出了本發(fā)明的一種高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸系統(tǒng)及其監(jiān)控裝置的框圖。
[0022]圖2示出了本發(fā)明的一種高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸方法。
【具體實施方式】
[0023]圖1是示出了本發(fā)明的一種高倍變焦無人機空中高清多維實時偵查傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:安裝在無人機內(nèi)的監(jiān)控裝置I和安裝在地面中心站的視頻傳輸裝置2。
[0024]其中，監(jiān)控裝置I包括:安裝在無人機上的監(jiān)控計算機11、衛(wèi)星導(dǎo)航單元13、高清高倍變焦運動攝像機12、機端圖像處理模塊14和視頻圖像無線發(fā)射模塊15。
[0025]所述監(jiān)控計算機11還嵌入有以太網(wǎng)交換芯片(LANswitch)，所述以太網(wǎng)交換芯片(LANswitch)與監(jiān)控計算機Il(ARM)通過局域網(wǎng)(LAN)連接，
[0026]所述機端圖像處理模塊14以百兆以太網(wǎng)口與所述監(jiān)控計算機連接，通過所述監(jiān)控計算機的以太網(wǎng)交換芯片(LANswitch)所擴展的以太網(wǎng)交換式總線接收高清運動相機傳回的圖片，進行圖像的分析解算，并與光流傳感器、超聲波傳感器、慣性測量單元數(shù)據(jù)進行融合，進行視覺導(dǎo)航、障礙規(guī)避、圖像目標識別跟蹤。
[0027]數(shù)據(jù)接收單元接收分組數(shù)據(jù)，并從所述分組數(shù)據(jù)中提取圖像編碼流。圖像編碼流是被稱為基本(elementary)流的編碼圖像數(shù)據(jù)。例如，一些基本流符合諸如MPEG-2 (MPEG:運動圖象專家組)和HEVC (高效率視頻編碼)的H.264的編碼標準，具有至少由序列層級和圖片層級構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，每一層級包括報頭部分和數(shù)據(jù)部分。報頭部分含有各種用于編碼的各種參數(shù)。通過典型的解碼器利用所述參數(shù)作為解碼參數(shù)對數(shù)據(jù)部分進行解碼。參數(shù)改變單元改變圖像編碼流中的參數(shù)并將含有改變后的參數(shù)的圖像編碼流提供給解碼器。解碼器利用圖像編碼流中的改變后的參數(shù)作為解碼參數(shù)對圖像編碼流的數(shù)據(jù)部分解碼，從而生成解碼圖像。圖像識別單元檢測、辨識、跟蹤解碼圖像中的對象等。
[0028]圖像識別單元在圖像識別過程中計算指示圖像識別準確度的指標，參數(shù)改變單元基于在圖像識別過程中計算出的指示圖像識別準確度的指標改變由數(shù)據(jù)接收單元接收的參數(shù)。
[0029]后面將具體描述參數(shù)改變單元進行的參數(shù)改變方法。將通過圖像編碼流中含有的報頭中的參數(shù)從由編碼器單元生成并添加的值改變?yōu)榱硪恢?。假定解碼圖像是供人查看的，對編碼器單元生成并添加的參數(shù)進行優(yōu)化以抑制圖像劣化。所述參數(shù)并非總是設(shè)定在用于圖像識別單元中的識別的適當值。因而，參數(shù)改變單元將通過網(wǎng)絡(luò)接收的圖像編碼流中含有的報頭中的參數(shù)改變?yōu)橛糜趫D像識別單元中的識別的適當值。這能夠改善圖象識別單元中的圖像識別率。能夠按照適當?shù)姆绞娇焖俚馗淖兯鰠?