[发明专利]一种飞行器重定位系统和重定位方法

权利要求书

1.一种飞行器重定位系统，其特征在于，包括：

图像采集单元，配置用于采集当前图像；

关键帧提取单元，配置用于获取历史导航信息，提取若干候选关键帧；

关键帧匹配单元，配置用于基于预先建立的特征点地图，将候选关键帧与当前图像进行匹配，选取目标关键帧F_t；

yaw角选取单元，配置用于对目标关键帧F_t进行重投影，选取最优yaw角θ；

相对位姿计算单元，配置用于基于所述最优yaw角θ计算当前时刻飞行器在导航坐标系中的相对位姿

所述yaw角选取单元，具体包括：

描述子匹配模块，配置用于获取目标关键帧F_t在导航坐标系中的3D坐标并提取3D特征点，对所述3D特征点与当前图像的2D特征点进行描述子匹配，得到若干特征点匹配对；

计算模块，配置用于计算所述特征点匹配对的yaw角θ及其对应的平移向量；

内点选取模块，配置用于选取最优yaw角θ，并基于所述最优yaw角θ进行重投影选取内点。

2.根据权利要求1所述的飞行器重定位系统，其特征在于，所述关键帧匹配单元，包括：

描述向量计算模块，配置用于提取当前图像的2D特征点，对所述当前图像的2D特征点的描述向量计算欧式距离；

目标关键帧选取模块，配置用于选取描述向量与当前图像欧式距离最小的候选关键帧作为当前图像的目标关键帧F_t。

3.根据权利要求2所述的飞行器重定位系统，其特征在于，所述选取最优yaw角θ，并基于所述最优yaw角θ进行重投影选取内点，包括：

根据所述特征点匹配对的yaw角θ，对每个所述3D特征点进行重投影，计算重投影误差，重投影误差小于预设阈值的所述3D特征点为投影点；

选取内点最多的为最优yaw角θ，最优yaw角θ所对应的投影点为内点。

4.根据权利要求3所述的飞行器重定位系统，其特征在于，所述相对位姿计算单元，包括：

导航位姿获取模块，配置用于获取关键帧F_t的导航位姿

平移向量计算模块，配置用于将所有的3D内点进行旋转，得到新坐标：

根据新坐标构建矩阵A′和b′：

对应平移向量

位姿关系计算模块，配置用于根据最优yaw角θ和平移向量计算当前时刻相对于目标关键帧F_t的位姿关系：

相对位姿计算模块，配置用于将目标关键帧F_t对应的导航位姿结合估算得到的可以得到当前时刻飞机在导航系下的相对位姿：

5.一种飞行器重定位方法，其特征在于，包括：

采集当前图像；

获取历史导航信息，提取若干候选关键帧；

基于预先建立的特征点地图，将候选关键帧与当前图像进行匹配，选取目标关键帧F_t；

对目标关键帧F_t进行重投影，选取最优yaw角θ；

基于所述最优yaw角θ计算当前时刻飞行器在导航坐标系中的相对位姿

对目标关键帧F_t进行重投影，选取最优yaw角θ，包括：

获取目标关键帧F_t在导航坐标系中的3D坐标并提取3D特征点，对所述3D特征点与当前图像的2D特征点进行描述子匹配，得到若干特征点匹配对；

计算所述特征点匹配对的yaw角θ及其对应的平移向量；

选取最优yaw角θ，并基于所述最优yaw角θ进行重投影选取内点。

6.根据权利要求5所述的飞行器重定位方法，其特征在于，基于预先建立的特征点地图，将候选关键帧与当前图像进行匹配，选取目标关键帧F_t，包括：

提取当前图像的2D特征点，对所述当前图像的2D特征点的描述向量计算欧式距离；

选取描述向量与当前图像欧式距离最小的候选关键帧作为当前图像的目标关键帧F_t。