[发明专利]基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法

权利要求书

1.基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法，包括以下几个步骤：

步骤一，建立无人机飞行航线的地貌数据库；

根据无人机预先设定的规划航线，选取无人机航线上的航点，获取航点的地标图像信息，计算航点的SIFT点特征、Harris角点特征、纹理特征、Hough直线特征，将上述特征以及地标图像的位置信息，存入到地貌数据库；

步骤二，无人机在航线飞行中，进行航点检测；

无人机飞行中，实时检测航线的航点，将检测到的航点与地貌数据库中已存航点进行匹配，若匹配成功则进行步骤三，否则继续进行下一个航点检测，执行步骤二；

步骤三，航点数据采集；

对匹配成功的航点，利用机载CCD摄像机采集数据，数据包括高清航拍图像及无人机航拍参数，无人机航拍参数包括无人机高度H，航向角α，俯仰角β，横滚角γ以及CCD摄像机平台角η，方位角λ；

步骤四，数据匹配；

对采集到的数据与地貌数据库分别进行库匹配，访问地貌数据库，提取当前位置的地貌图像数据，利用图像特征进行特征点检测与匹配，计算得到匹配特征点数N；

步骤五，获取无人机位置信息；

完成图像匹配后，根据航拍图像先验信息，反算无人机经纬度信息，完成工作。

2.根据权利要求1所述的基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法，所述的步骤一具体包括以下几个步骤：

（1）获取无人机航线的航点；

根据无人机预先设定的规划航线，选取无人机航线上的航点，航点选取建筑物地标，利用多载荷设备采集航点的信息，获取航点的地标图像信息；

（2）计算特征；

根据步骤（1）得到航点的地标图像信息，计算航点的SIFT点特征、Harris角点特征、纹理特征、Hough直线特征；

（3）获取地貌数据库；

将步骤（1）、（2）采集计算得到SIFT点特征、Harris角点特征、纹理特征、Hough直线特征以及地标图像的位置信息，存入到地貌数据库，完成地貌数据库的建立；

地标图像的位置信息包括航点图名称、图像尺寸、中心坐标。

3.根据权利要求1所述的基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法，所述的步骤二具体包括以下几个步骤：

（1）航点检测

当无人机飞行到一个航点时，采用Harris角点检测方法，获取该航点的Harris角点特征；

（2）航点匹配

将获取的航点的Harris角点特征，与地貌数据库中存储的航点的Harris角点特征进行匹配，若匹配成功则进行步骤三，否则继续进行下一个航点检测，执行步骤二。

4.根据权利要求1所述的基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法，所述的步骤四具体包括以下几个步骤：

（1）航拍图像预处理；

首先，对航拍图像进行预处理，包括中值滤波去噪、灰度增强，并计算航拍图像数据的SIFT点特征、Harris角点特征、Hough直线特征；

（2）访问地貌数据库；

访问地貌数据库，根据航点匹配结果，提取当前航点位置的地貌图像数据，包括SIFT点特征、Harris角点特征及Hough直线特征；

（3）图像信息匹配；

通过上述两个步骤，得到航点的航拍图像与地貌数据库中地标图像的特征，选取特征进行匹配，得到匹配特征点数N，如果N大于预设阈值，则匹配成功，进入步骤五，否则匹配失败，返回步骤三。

5.根据权利要求1所述的基于视觉信息的无人机飞行中空间位置实时计算方法，所述的步骤五具体为：

图像匹配成功后，读取当前无人机中心点A经纬度坐标(X,Y)，设P为无人机拍摄点，P'为P点在地面投影，反算无人机经纬度公式如下：

θ=π2-η+γ---(1)]]>

θ角为CCD摄像机与无人机重心指向夹角，角为CCD摄像机相对于机体坐标系的偏航角；则点A到点P'的x，y距离为：

无人机经纬度坐标表示为：

P(x,y)=[X-xcosX/111000,Y-y/111000][X+xcosX/111000,Y+y/111000][X+xcosX/111000,Y-y/111000][X-xcosX/111000,Y+y/111000]---(4)]]>

P(x,y)代表无人机经纬度坐标，公式（4）为在四个不同象限内坐标计算公式。