光电目标识别的救援无人机的设计与实现

何瑞　滕道祥　刘爱云　胡梁仓　徐传杰　周文娟　顾文蓉

【摘 要】光电识别的救援无人飞行器实现投放救援物资，尤其针对灾害情况不明、危险系数高、偏远等情况，使救援行动更加灵活、智能、安全，最大程度减少不必要的伤亡。

【关键词】光电；目标识别；无人机

0 导言

无论是摄影、运输等等，各行各业都在尝试无人机的设计和应用，其中，应用最广泛的无人机机型是四轴无人机，因为其稳定、便捷的优点获得了大多数人的青睐。本设计通过将光电识别应用到四轴无人机上，让无人机拥有自主寻址投放救援物资的能力。

1 设计原理

光电识别通过CMOS摄像头采集的图像进行识别分析，本设计需要区分不同颜色和大小的目标。

首先通过检测RGB值，可以识颜色。光的亮度是表示光源及反射面和投射面等二次光源向观测者发出的光的强度指标，通过RGB值计算亮度的公式如下：

Y=（0.299R+0.587G+0.114B）

Canny边缘检测算子是一个多级边缘检测算法，用于标识出图像中的实际边缘，采集到的图片通过边缘标记后轮廓变得更加清晰，只需要再进行简单的参数调整即可识别出目标的相对位置。

四轴飞行器具有四个旋翼，飞行时，相對旋翼的旋转方向相同，相邻方向的旋翼方向相反，陀螺效应和扭矩效应均被抵消。通过改变相应方向旋翼的转速，可以实现四轴飞行器的转向。

2 设计系统的组成

本系统由飞行部分、控制部分和识别部分组成。首先通过光学高清摄像头多次进行光学采样，将采集到的光学信息传送给控制终端，采集的图像以十六进制形式储存在MCU中，处理后获得一个二值化的图像数据再进一步处理。

2.1 识别部分

采集部分采用的是OV7670型号摄像头，OV7670包含有320128个像素，支持多种数据格式，我们采用的是RAW RGB格式。程序驱动部分流程如下：

2.2 控制部分

本系统采用32位的ARM微控制器STM32作为控制终端，处理速度比传统的8位、16位单片机快得多。

2.3 飞行部分

本系统采用QQ飞控作为飞行控制器，QQ飞控给出API接口控制飞行器的以下几个参数：AIL（副翼）、ELE（升降）、RUD（方向）和THR（油门），这些参数可以通过PWM控制。

3 结果和分析

不同运动方式的参数：

由此可以得出，通过参数的调节可以实现四轴飞行器的控制。

【参考文献】

[1]刘浩蓬.植保四轴无人飞行器关键技术研究[D].华中农业大学，2015.

[2]宫琛.四轴飞行器的研究与设计[D].安徽理工大学，2015.

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[4]杨浩.基于嵌入式Linux实时控制的四轴飞行器设计与实现[D].西南交通大学，2015.

[5]赵海，陈星池，王家亮，曾若凡.基于四轴飞行器的单目视觉避障算法[J].光学精密工程，2014（08）：2232-2241.

[6]王东平.基于嵌入式的四轴飞行器控制系统研究与设计[D].华侨大学，2013.

[责任编辑：朱丽娜]