[发明专利]无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，特别是涉及一种无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置。

背景技术

无人飞行器是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞行器。当无人飞行器在无GPS的情况下需要控制自身的飞行状态，例如悬停时，需要获取无人飞行器的飞行参数（例如飞行速度）以控制无人飞行器的飞行状态。

在无GPS的情况下，一种现有的无人飞行器的飞行参数的测量方法包括如下步骤：提取摄像头传感器获取的图像中简单的特征点后，利用块匹配的方法测量像素速度；最后根据超声波传感器获取的高度和像素速度即可计算得到无人飞行器的飞行速度。

在现有技术中，由于从图像中提取的特征点并不是角点，在计算像素速度时容易出现误差较大甚至完全错误的问题；其次，采用块匹配的方法最小只能测量一个像素的速度，精度较低，会出现当无人飞行器以较低的速度移动时计算得到的飞行速度为零的情况；再次，现有技术在计算出像素速度后才对由于无人飞行器转动引起的像素速度的变化进行修正，其不能完全消除由于无人飞行器转动带来的对像素速度的影响；最后，现有技术的速度的测量范围很小，不能满足实际应用的需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置，能够实现准确度高、精度高的飞行参数的测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无人飞行器的飞行参数的测量方法，该方法包括：获取图像以及采集无人飞行器的角速度；从当前帧图像中提取角点；根据当前无人飞行器的角速度预估当前帧图像中各角点在前一帧图像中的预定区域；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点；根据当前帧图像的角点和前一帧图像对应的角点获取角点速度；根据角点速度获取像素速度；根据像素速度和无人飞行器的飞行高度获取无人飞行器的实际速度。

其中，从当前帧图像中提取角点的步骤包括：对当前帧图像进行金字塔分层；求取金字塔分层后位于金字塔塔顶的当前帧图像的顶层图像层中各像素点沿水平方向和垂直方向的灰阶梯度；根据沿水平方向和垂直方向的灰阶梯度获取当前帧图像的顶层图像层对应的积分图；根据积分图获取当前帧图像的顶层图像层中各像素点的Harris得分并根据Harris得分的大小提取当前帧图像的角点，其中，角点为Harris得分大于预定阈值的像素点。

其中，根据当前无人飞行器的角速度预估当前帧图像中各角点在前一帧图像中的预定区域的步骤包括：对前一帧图像进行金字塔分层；在当前帧图像和前一帧图像的时间间隔内积分采集到的角速度，以获取无人飞行器在时间间隔内的转动角度；根据转动角度计算当前帧图像中各角点在前一帧图像的顶层图像层上相对应的像素移动距离；根据像素移动距离估计当前帧图像中各角点在前一帧图像的顶层图像层中的预定区域。

其中，根据当前帧图像的角点位置从前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点的步骤包括：从前一帧图像中提取角点；在前一帧图像中判断与当前帧图像中各角点对应的预定区域内是否存在角点；在前一帧的预定区域搜索与当前帧角点对应的角点。

其中，根据当前帧图像的角点和前一帧图像的角点获取角点速度的步骤包括：根据当前帧图像中的各角点和前一帧图像的各角点依据金字塔光流法获取各角点在顶层图像层中的速度；根据各角点在顶层图像层的速度依据金字塔光流法依次获取各角点在分层后其它各图像层中的速度，其中，角点在分层后位于金字塔塔底的图像层中的速度即为角点速度。

其中，根据角点速度获取像素速度的步骤包括：获取各角点的角点速度的均值作为第一均值；判断各角点的角点速度与第一均值的相关性；获取与第一均值正相关的各角点的角点速度的均值作为第二均值，其中，第二均值即为像素速度。

其中，根据角点速度获取像素速度的步骤包括：获取各角点的角点速度的直方图并对直方图进行低通滤波，其中，滤波后直方图得到的众数即为像素速度。

其中，根据像素速度和无人飞行器的飞行高度获取无人飞行器的实际速度的步骤包括：根据角速度获取由于转动导致的转动像素速度；通过角点速度获取的像素速度减去转动导致的转动像素速度获取无人飞行器由于平动引起的平动像素速度；根据平动像素速度和无人飞行器的飞行高度获取无人飞行器的实际速度。

其中，在从当前帧图像中提取角点的步骤、根据当前帧图像的角点位置从前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点的步骤以及根据当前帧图像的角点和前一帧图像对应的角点获取角点速度的步骤中：利用处理器的单指令多数据指令集对多个像素点进行同步计算。