光電目標識別的救援無人機的設計與實現

何瑞　滕道祥　劉愛云　胡梁倉　徐傳杰　周文娟　顧文蓉

【摘 要】光電識別的救援無人飛行器實現投放救援物資，尤其針對災害情況不明、危險系數高、偏遠等情況，使救援行動更加靈活、智能、安全，最大程度減少不必要的傷亡。

【關鍵詞】光電；目標識別；無人機

0 導言

無論是攝影、運輸等等，各行各業都在嘗試無人機的設計和應用，其中，應用最廣泛的無人機機型是四軸無人機，因為其穩定、便捷的優點獲得了大多數人的青睞。本設計通過將光電識別應用到四軸無人機上，讓無人機擁有自主尋址投放救援物資的能力。

1 設計原理

光電識別通過CMOS攝像頭采集的圖像進行識別分析，本設計需要區分不同顏色和大小的目標。

首先通過檢測RGB值，可以識顏色。光的亮度是表示光源及反射面和投射面等二次光源向觀測者發出的光的強度指標，通過RGB值計算亮度的公式如下：

Y=（0.299R+0.587G+0.114B）

Canny邊緣檢測算子是一個多級邊緣檢測算法，用于標識出圖像中的實際邊緣，采集到的圖片通過邊緣標記后輪廓變得更加清晰，只需要再進行簡單的參數調整即可識別出目標的相對位置。

四軸飛行器具有四個旋翼，飛行時，相對旋翼的旋轉方向相同，相鄰方向的旋翼方向相反，陀螺效應和扭矩效應均被抵消。通過改變相應方向旋翼的轉速，可以實現四軸飛行器的轉向。

2 設計系統的組成

本系統由飛行部分、控制部分和識別部分組成。首先通過光學高清攝像頭多次進行光學采樣，將采集到的光學信息傳送給控制終端，采集的圖像以十六進制形式儲存在MCU中，處理后獲得一個二值化的圖像數據再進一步處理。

2.1 識別部分

采集部分采用的是OV7670型號攝像頭，OV7670包含有320128個像素，支持多種數據格式，我們采用的是RAW RGB格式。程序驅動部分流程如下：

2.2 控制部分

本系統采用32位的ARM微控制器STM32作為控制終端，處理速度比傳統的8位、16位單片機快得多。

2.3 飛行部分

本系統采用QQ飛控作為飛行控制器，QQ飛控給出API接口控制飛行器的以下幾個參數：AIL（副翼）、ELE（升降）、RUD（方向）和THR（油門），這些參數可以通過PWM控制。

3 結果和分析

不同運動方式的參數：

由此可以得出，通過參數的調節可以實現四軸飛行器的控制。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]