一种采用无人飞行器对大型水域水质进行监测的监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105699378A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610096564.9(22)申请日2016.02.22(71)申请人佛山市稚蒙环境科技有限公司地址528000广东省佛山市南海区桂城街道深海路17号瀚天科技城A区8号楼三楼304单元(72)发明人赵亚旗(74)专利代理机构北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙)11400代理人高之波杨晓欣(51)Int.Cl.G01N21/84(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种采用无人飞行器对大型水域水质进行监测的监测方法(57)摘要本发明提供了一种采用无人飞行器对大型水域水质进行监测的监测方法，其首先通过边缘检测提取大型水域的轮廓，在无人飞行器在预定的航线飞行过程中对大型水域进行二次航拍，然后在同一坐标中的两张图像通过帧间差分法并进行二值化处理后得到包含异常灰度值的照片，从而得到水质发生异常的水域的坐标值，并对该水域进行高清航拍后回传地面基站，以进行后期分析处理。通过本发明，可有效降低无人飞行器的无效飞行路径，实现了对大型水域的水质的高效监测，节约了无人飞行器的飞行路线。CN105699378ACN105699378A权利要求书1/2页1.一种采用无人飞行器对大型水域水质进行监测的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取大型水域的原始图像并通过Sobel算子对所述原始图像进行边缘检测从而提取到大型水域轮廓；S2、根据步骤S1中所获取的大型水域轮廓对无人飞行器基于速度矢量场的航路规划方法对无人飞行器的航线进行预设定；S3、通过无人飞行器所搭载的导航设备对无人飞行器的航线进行导航，并根据无人飞行器所搭载的照相机对大型水域进行照相以得到实际图像；S4、对步骤S3所获得的实际图像与步骤S1中的原始图像通过帧间差分法处理得到差分图像，并对差分图像进行二值化处理，得到包含异常灰度值的照片，从而得到大型水域中异常点的坐标值；S5、无人飞行器的导航设备根据步骤S4中所获得的异常点的坐标值对导航设备中预设定的航迹进行修正；S6、无人飞行器飞行至包含异常灰度值照片的区域上方，对水域进行高清航空拍摄并回传至地面基站。2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S4中的“帧间差分法处理”具体为：利用步骤S1中的原始图像与步骤S3所获得的实际图像作帧间差分运算得到差分图像，所述帧间差分运算的计算公式为：Dk(x,y)＝Fk(x,y)-Fk-1(x,y)；其中，Fk-1(x,y)为步骤S1中原始图像中像素点的灰度值，Fk(x,y)为步骤S3所获得在实际图像中像素点的灰度值，Dk(x,y)为差分图像，所述原始图像与实际图像具有相同坐标值。3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S3中的导航设备为电子罗盘。4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S3还包括对电子罗盘进行校正，所述电子罗盘的校正具体包括：S31、磁力计获取电子罗盘x、y、z三轴的相对磁通量，滤波处理后进行椭球拟合校正，保存校正参数至第一存储装置；S32、磁力计获取电子罗盘x、y、z三轴的磁通量的极值，进行椭圆拟合校正，保存校正参数至第二存储装置；S33、惯性导航模块获取倾斜角数据并结合步骤S1与S2的校正参数，计算补偿后的水平磁场强度Xh和Yh。5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S31具体为：在无人飞行器的机体外部，使用磁力计获取x、y、z三轴的相对磁通量X、Y、Z；进行滤波处理后，将相对磁通量X、Y、Z送入极值获取单元，以获取磁力计在x、y、z三轴的磁通量的极大值Xmax、Ymax、Zmax和极小值Xmin、Ymin、Zmin；进行椭球拟合校正，得到校正参数H、K、B，其中2CN105699378A权利要求书2/2页保存校正参数H、K、B至电子罗盘的存储装置。6.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S32具体为：在无人飞行器的机体内部，使用磁力计获取电子罗盘x、y、z三轴的磁通量的极大值Xmax’、Ymax’、Zmax’和极小值Xmin’、Ymin’、Zmin’；进行椭圆拟合校正，得到校正参数H’、K’、B’，其中保存校正参数H’、K’、B’至飞行控制计算机的存储装置中。7.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S33具体为：利用无人飞行器上的惯性导航模块获取无人飞行器飞行时的俯仰角α和滚动角γ；并结合所述步骤S31中经过椭球拟合校正得到的校正参数H、K、B及所述步骤S32中经过椭圆拟合校正得到的校正参数H’、K’、B’，计算补偿后的水平磁场强度Xh和Yh。8.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述磁力计为三轴数字磁