无人机系统解决方案及应用趋势集锦TOP7

脸识别、车牌识别、行为识别、机器视觉、生产线检测、生物仪器、医疗仪器等二次开发和使用。

　　产品实例

　　无人机系统通过配置摄像机、高分辨率照相机、红外夜视仪和图像传输等任务设备，实现空中巡视，并在巡视中实时传回视频图像，存储高清照片供返回地面处理，其中红外夜视仪的配置满足夜晚的巡视要求。

　　航拍原图：

　　实际比例局部图：

　　TOP6 基于PC104无人机网络视频系统的构建

　　无人机具有体积小、重量轻、灵活机动、成本低等特点，可以用于对地侦察拍照，还可以广泛应用于军事侦察、地质勘探以及对火灾等危险区域的勘察预报等，因而在无人机上构建一个网络视频系统就显得十分重要。本文以基于 PC104的无人机为基础，构建一个网络视频系统，其中，无人机视频数据的采集、压缩、解压缩、传输都是无人机网络视频系统中的关键技术，本文将针对这几部分的关键问题进行研究。

　　1 系统结构及工作原理

　　该系统的下位机主要由深圳桑达公司的PC104工控机、罗技快看太空版MP摄像头（USB接口）、linksysWRT54GC-CN无线路由器及外围电路组成，采用嵌入式 Linux 2.4.26操作系统，主要负责视频数据的采集，压缩及将数据发送到上位机。上位机是包含有无线网卡的PC电脑，主要负责视频数据的接收、解压和显示，上下位机通过UDP/IP网络协议进行数据的传输，采用socket网络编程可以实现网络的互联及数据的收发。PC104工控机采用嵌人式专用CPU PⅢ533～933 MHz，板载DDR内存高达128MB，提供2个RS 232串行接口，2个USB接口，1个并行口，软盘驱动器接口，IDE硬盘驱动器，10/100 Base-TX Ethernet接口，CRT/LCD显示器接口和固态盘插座，支持DiskOnChip 8～288 MB。PC104工控机的操作和使用与PC机相同，安装系统硬件后，即可开机进行BIOS设置，输入电压必须为+5 V，其波动范围不超过5%。

　　2 视频数据采集的软件实现

　　Video4Linux（V4L）是嵌入式Linux下视频设备的内核驱动，他为Linux下的视频设备提供了一系列的接口函数，在编译和配置内核阶段，必须增加V4L模块和USB摄像头驱动模块的支持。对于USB接口摄像头，其驱动程序中需要提供基本的I/O操作函数 open，read，write，close的实现，对中断的处理实现，内存映射功能以及对I/O通道的控制接口函数ioctl的实现等，并把他们定义在 struct file operations中。这样当应用程序对设备文件进行诸如open等系统调用操作时，Linux内核将通过fileoperations结构访问驱动程序提供的函数。在系统平台上对USB摄像头进行驱动，首先把USB控制器驱动模块静态编译进内核，使平台中支持USB接口，再在需要使用摄像头采集时，使用insmode动态加载其驱动模块，这样摄像头就可正常工作了。

　　在USB摄像头被驱动后，再利用Video4Linux支持的几个视频采集相关的数据结构进行编程，就可以实现视频数据的采集。图1是嵌入式Linux下视频数据采集的流程：

　　使用ioctl（devfd，VIDIOCSYNC，&vid_mmap）函数判断一帧图像是否截取完毕，成功返回表示截取完毕，之后就可把图像数据保存成文件的形式。为了得到连续帧视频图像，可在单帧的基础上，利用vid_buf.frames值确定采集完摄像头帧缓冲区帧数据进行循环的次数。在循环语句中，也是使用VIDIOCMCAPTURE ioctl和VIDIOCSYNC ioct1函数完成每帧截取，但要给采集到的每帧图像赋地址，利用语句buf=map+vid_buf.off-sets［frame］，然后保存成文件的形式。

　　3 视频数据压缩原理

　　无人机系统的下位机要求实时传输视频数据到上位机，由于视频数据量较大且网络带宽非常宝贵，对视频数据选用一种高压缩比的文件格式显得十分重要。 JPEG是联合图像专家组（Joint Picture Expert Group）的英文缩写，是国际标准化组织（ISO）和CCITT联合制定的静态图像的压缩编码标准。和相同图像质量的其他常用文件格式（如 GIF，TIFF，PCX）相比，JPEG是目前静态图像中压缩比最高的，而图像质量却差不多。正是由于JPEG的高压缩比，使得他广泛地应用于多媒体和网络编程中。

JPEG-专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25：1的情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出他们之间的区别，因此得到了广泛的应用。JPEG压缩是有损压缩，他利用了人的视角系统的特性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身