四翼飞行器现场勘探系统及方法

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，尤其涉及一种四翼飞行器现场勘探系统及方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。由于无人驾驶飞机对未来空战有着重要的意义，世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞机的研制工作。

目前，在森林消防部门接到火情通报需要执行灭火任务时，往往是处于懵懂状态，因为无法准确估算每一处火体的实际面积，自然无法估算所有火体的面积总和，随之而来的是消防人员的派遣数量缺乏有效的参考数据，导致有时派遣的消防力量饱和，有时派遣的消防力量不足。

发明内容

为了解决现有技术的相关技术问题，本发明提供了一种四翼飞行器现场勘探系统及方法，能够基于虚拟勘探结果估算实体勘探结果以获得现场森林火灾所有火体的实体面积总和，并确定与所述实体面积总和成正比的消防人员数量，从而避免消防资源被过度使用。

为此，本发明至少需要具备以下几处关键的发明点：

(1)以四翼飞行器为勘探平台，对现场的森林火灾的各个火体进行面积检测和面积总和的计算；

(2)基于现场勘探到的现场的森林火灾的各个火体的面积总和确定与面积总和成正比的消防人员数量，并将确定的消防人员数量无线发送给远端的消防服务网络。

根据本发明的一方面，提供了一种四翼飞行器现场勘探系统，所述系统包括：

人数鉴定设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与实体分析设备连接，用于确定与接收到的面积总和成正比的消防人员数量；

无线通信接口，与所述人数鉴定设备连接，用于将接收到的消防人员数量无线发送给远端的消防服务网络；

定向采集机构，设置在四翼飞行器的底部，用于在四翼飞行器盘旋在森林上方时，对森林位置的火情执行采集操作，以获得对应的森林火情图像；

信号滤波设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与所述定向采集机构连接，用于对接收到的森林火情图像执行高斯滤波处理，以获得对应的高斯滤波图像；

参数提取机构，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构执行采集操作时的拍摄焦距进行提取；

火体识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于基于火体的颜色成像特征从所述高斯滤波图像中识别出一个以上的火体对象分别对应的一个以上的火体成像分块；

面积解析机构，与所述火体识别设备连接，用于累计所述一个以上的火体成像分块的面积以获得面积和，并获取所述面积和占据所述高斯滤波图像的面积比例；

所述参数提取机构还与所述火体识别设备连接，用于获取每一个火体对象在所述高速滤波图像的景深值，对各个火体对象分别对应的各个景深值执行均值计算以获得对应的景深参考值；

实体分析设备，分别与所述面积解析机构和所述参数提取机构连接，用于获得所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值，并基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和；

其中，基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述面积比例和所述景深参考值不变时，所述拍摄焦距越远，估算获得的各个火体对象的面积总和越小。

根据本发明的另一方面，还提供了一种四翼飞行器现场勘探方法，所述方法包括：

使用人数鉴定设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与实体分析设备连接，用于确定与接收到的面积总和成正比的消防人员数量；

使用无线通信接口，与所述人数鉴定设备连接，用于将接收到的消防人员数量无线发送给远端的消防服务网络；

使用定向采集机构，设置在四翼飞行器的底部，用于在四翼飞行器盘旋在森林上方时，对森林位置的火情执行采集操作，以获得对应的森林火情图像；

使用信号滤波设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与所述定向采集机构连接，用于对接收到的森林火情图像执行高斯滤波处理，以获得对应的高斯滤波图像；

使用参数提取机构，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构执行采集操作时的拍摄焦距进行提取；

使用火体识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于基于火体的颜色成像特征从所述高斯滤波图像中识别出一个以上的火体对象分别对应的一个以上的火体成像分块；

使用面积解析机构，与所述火体识别设备连接，用于累计所述一个以上的火体成像分块的面积以获得面积和，并获取所述面积和占据所述高斯滤波图像的面积比例；

所述参数提取机构还与所述火体识别设备连接，用于获取每一个火体对象在所述高速滤波图像的景深值，对各个火体对象分别对应的各个景深值执行均值计算以获得对应的景深参考值；

使用实体分析设备，分别与所述面积解析机构和所述参数提取机构连接，用于获得所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值，并基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和；

其中，基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述面积比例和所述景深参考值不变时，所述拍摄焦距越远，估算获得的各个火体对象的面积总和越小。

本发明的四翼飞行器现场勘探系统及方法设计紧凑、简单实用。由于能够基于虚拟勘探结果估算实体勘探结果以获得现场森林火灾所有火体的实体面积总和，并确定与所述实体面积总和成正比的消防人员数量，从而避免消防资源被过度使用。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的四翼飞行器现场勘探系统及方法所使用的四翼飞行器的外形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的四翼飞行器现场勘探系统及方法的实施方案进行详细说明。

四轴飞行器又称四旋翼飞行器、四旋翼直升机，简称四轴、四旋翼。这四轴飞行器(Quadrotor)是一种多旋翼飞行器。四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构，十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。具体的技术细节在“基本运动原理”中讲述。因为它固有的复杂性，历史上从未有大型的商用四轴飞行器。近年来得益于微机电控制技术的发展，稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注，应用前景十分可观。国际上比较知名的四轴飞行器公司有中国大疆创新公司、法国Parrot公司、德国AscTec公司和美国3D Robotics公司。

目前，在森林消防部门接到火情通报需要执行灭火任务时，往往是处于懵懂状态，因为无法准确估算每一处火体的实际面积，自然无法估算所有火体的面积总和，随之而来的是消防人员的派遣数量缺乏有效的参考数据，导致有时派遣的消防力量饱和，有时派遣的消防力量不足。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种四翼飞行器现场勘探系统及方法，能够应用四翼飞行器有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的四翼飞行器现场勘探系统及方法所使用的四翼飞行器的外形示意图。

根据本发明实施方案示出的四翼飞行器现场勘探系统包括：

人数鉴定设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与实体分析设备连接，用于确定与接收到的面积总和成正比的消防人员数量；

无线通信接口，与所述人数鉴定设备连接，用于将接收到的消防人员数量无线发送给远端的消防服务网络；

定向采集机构，设置在四翼飞行器的底部，用于在四翼飞行器盘旋在森林上方时，对森林位置的火情执行采集操作，以获得对应的森林火情图像；

信号滤波设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与所述定向采集机构连接，用于对接收到的森林火情图像执行高斯滤波处理，以获得对应的高斯滤波图像；

参数提取机构，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构执行采集操作时的拍摄焦距进行提取；

火体识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于基于火体的颜色成像特征从所述高斯滤波图像中识别出一个以上的火体对象分别对应的一个以上的火体成像分块；

面积解析机构，与所述火体识别设备连接，用于累计所述一个以上的火体成像分块的面积以获得面积和，并获取所述面积和占据所述高斯滤波图像的面积比例；

所述参数提取机构还与所述火体识别设备连接，用于获取每一个火体对象在所述高速滤波图像的景深值，对各个火体对象分别对应的各个景深值执行均值计算以获得对应的景深参考值；

实体分析设备，分别与所述面积解析机构和所述参数提取机构连接，用于获得所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值，并基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和；

其中，基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述面积比例和所述景深参考值不变时，所述拍摄焦距越远，估算获得的各个火体对象的面积总和越小。

接着，继续对本发明的四翼飞行器现场勘探系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述四翼飞行器现场勘探系统中：

基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述拍摄焦距和所述景深参考值不变时，所述面积比例越大，估算获得的各个火体对象的面积总和越大。

在所述四翼飞行器现场勘探系统中：

基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述拍摄焦距和所述面积比例不变时，所述景深参考值越深，估算获得的各个火体对象的面积总和越大。

所述四翼飞行器现场勘探系统中还可以包括：

地形绘制机构，设置在四翼飞行器的底部，用于采用超声波收发的探测模式对四翼飞行器的底部的森林地形进行探测和三维图形绘制。

在所述四翼飞行器现场勘探系统中：

所述无线通信接口还与所述地形绘制机构连接，用于将接收到的绘制后的三维图形无线发送给远端的消防服务网络。

根据本发明实施方案示出的四翼飞行器现场勘探方法包括：

使用人数鉴定设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与实体分析设备连接，用于确定与接收到的面积总和成正比的消防人员数量；

使用无线通信接口，与所述人数鉴定设备连接，用于将接收到的消防人员数量无线发送给远端的消防服务网络；

使用定向采集机构，设置在四翼飞行器的底部，用于在四翼飞行器盘旋在森林上方时，对森林位置的火情执行采集操作，以获得对应的森林火情图像；

使用信号滤波设备，设置在四翼飞行器的控制盒内，与所述定向采集机构连接，用于对接收到的森林火情图像执行高斯滤波处理，以获得对应的高斯滤波图像；

使用参数提取机构，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构执行采集操作时的拍摄焦距进行提取；

使用火体识别设备，与所述信号滤波设备连接，用于基于火体的颜色成像特征从所述高斯滤波图像中识别出一个以上的火体对象分别对应的一个以上的火体成像分块；

使用面积解析机构，与所述火体识别设备连接，用于累计所述一个以上的火体成像分块的面积以获得面积和，并获取所述面积和占据所述高斯滤波图像的面积比例；

所述参数提取机构还与所述火体识别设备连接，用于获取每一个火体对象在所述高速滤波图像的景深值，对各个火体对象分别对应的各个景深值执行均值计算以获得对应的景深参考值；

使用实体分析设备，分别与所述面积解析机构和所述参数提取机构连接，用于获得所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值，并基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和；

其中，基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述面积比例和所述景深参考值不变时，所述拍摄焦距越远，估算获得的各个火体对象的面积总和越小。

接着，继续对本发明的四翼飞行器现场勘探方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述四翼飞行器现场勘探方法中：

基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述拍摄焦距和所述景深参考值不变时，所述面积比例越大，估算获得的各个火体对象的面积总和越大。

所述四翼飞行器现场勘探方法中：

基于所述拍摄焦距、所述面积比例和所述景深参考值估算实体的各个火体对象的面积总和包括：当所述拍摄焦距和所述面积比例不变时，所述景深参考值越深，估算获得的各个火体对象的面积总和越大。

所述四翼飞行器现场勘探方法还可以包括：

使用地形绘制机构，设置在四翼飞行器的底部，用于采用超声波收发的探测模式对四翼飞行器的底部的森林地形进行探测和三维图形绘制。

所述四翼飞行器现场勘探方法中：

所述无线通信接口还与所述地形绘制机构连接，用于将接收到的绘制后的三维图形无线发送给远端的消防服务网络。

另外，在所述四翼飞行器现场勘探方法中，所述无线通信接口为GPRS通信接口。GPRS是通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，他是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包(分组)，每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处)。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息(如目的地址)，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。

最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以上设备集成在一个设备中。

所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。