[发明专利]一种利用立体地标定位识别地面立体建筑物的方法

说明书

技术领域

本发明属于自动目标识别与飞行器导航制导交叉的技术领域，具 体涉及一种动平台条件下基于立体地标定位识别地面立体建筑物的 方法。飞行器按照预定航迹导航制导时，在待识别建筑物目标不可见 或可见但成像特征不显著的情况下，选取飞行航路中特性显著的立体 建筑物地标进行识别定位，然后间接定位到待识别建筑物，此方法可 用于飞行器前视导航时，定位城区复杂楼群背景下中等高度的地面立 体建筑物。

背景技术

无人飞行器和有人飞行器在城市地区的自主精确导航定位是一 个有广泛应用价值的挑战性难题。

地面立体建筑物作为重要的人造目标，其检测识别与精确定位可 应用于飞行器导航、避撞、地图特征提取、城市规划、监督等领域。 地面立体建筑物常常处于复杂的自然背景当中，特别在城区，特定立 体建筑物处于复杂楼群之中。从光学成像角度考虑，各种地面建筑物 的大小、形状各不相同，建筑物之间存在互相遮挡；另外，在不同时 相、不同气候、不同光照、不同成像高度、不同成像距离和不同成像 角度的情况下，成像器所获取的光学图像中目标建筑物呈现不同的成 像特性且复杂多变。飞行器飞行航迹的可变性、飞行器惯性导航系统 的位置偏差和目标成像特性的复杂多变，导致在复杂楼群背景中准确 定位识别地面立体建筑物的难题。

飞行器导航定位到某立体建筑物的前提条件是必须能准确检测、 识别该建筑物。然而在复杂楼群背景中检测识别定位立体建筑物非常 困难。

金泰松，叶聪颖，李翠华等在“一种复杂场景下建筑目标识别方 法”，计算机工程，Vol.33 No.6 March 2007中提出一种基于建筑目 标的竖直线特征寻找图像中存在建筑目标区域的方法。该方法的核心 步骤是提取竖直方向的线特征，并利用目标特征的相互关系，检测出 图像中潜在建筑物楼群区域。但是此方法的局限性在于只适用于楼群 区域的检测，而无法检测识别定位复杂楼群背景中的各地面立体建筑 物。

洪志令，姜青山，董槐林等在“复杂背景下一类建筑目标的识别 及变化检测”，第十二届全国图像图形学学术会议中提出一种在复杂 背景下，正多边形建筑物进行检测识别的方法。该方法的核心在于线 特征的提取，对线进行多层次的感知组合过程。最后通过特征匹配步 骤实现建筑物检测识别。该方法的局限性主要在于只能对正多边形建 筑目标进行识别。

上述文件中提到的立体建筑物检测识别方法都是采用直接检测 识别与定位目标，都需要提取实时光学成像过程中能显著表征目标建 筑物成像特性的线条特征矢量。然而在待识别地面立体建筑物相对于 其所在城市地区场景的光学成像特性不显著时，例如周边建筑物的遮 挡、成像距离较远、目标局部对比度低、光照条件变化、逆光或顺光 等，直接检测识别地面立体建筑物不可行。为了解决这一导航定位难 题，必须发明新的立体建筑物检测识别定位方法。

发明内容

本发明提供一种利用立体地标定位识别地面立体建筑物的方法， 目的在于实现在动平台条件下，待识别定位的建筑物在实时光学成像 过程中不可见或可见但成像特性不显著时，如目标局部对比度差、目 标相似模式多的情况下，对地面立体建筑物进行识别定位。

一种利用立体地标定位识别地面立体建筑物的方法，包括以下步 骤：

(1)识别立体地标形心在实时图中的位置(X_r，Y_r)；

(2)将立体地标在正射投影图中投影区域的形心作为识别点， 计算识别点在实时图中的位置为 立体地标的成像高度；

(3)将立体建筑物目标在正射投影图中投影区域的形心作为目 标点，利用识别点在实时图中的位置立体地标与立体建筑 物目标在正射投影图中的相对位置关系TP(dx，dy)，计算得到目标点在 实时图中的估计位置

(4)在实时图内选取局部感兴趣区，局部感兴趣区的形心位置 为(X_t，Y_t)，高度宽度其中， 和分别为立体目标的成像高度和宽度， 1.5≤ε_h，ε_w≤5；