[发明专利]基于机器视觉多旋翼无人机悬停飞行与循迹规划方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉多旋翼无人机悬停飞行与循迹规划方法，其特征在于：该方法包括了以下步骤：

步骤一、开启定位跟踪机载处理器，利用GPS导航系统，引导多旋翼无人机飞行至悬停标识位置附近，多旋翼无人机在达到任务地点之后切换为“自动悬停”模式，在多旋翼无人机接近任务地点区域时，通过多旋翼无人机的下视相机图像中观察的位置为标准；

步骤二、开启视觉位姿检测模式，通过定位算法处理器可以得到多旋翼无人机的位置和姿态，通过三轴陀螺仪和三轴加速度计，三轴陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速度，可与三轴加速度计形成优势互补，可以更好的跟踪并捕捉三维空间的完整运动；

步骤三、设定悬停飞行安全区域，多旋翼无人机飞行轨迹规划始终处于安全区域内部，保证多旋翼无人机飞行过程中的安全性；为预防无人机视觉检测目标长期丢失，通过三轴加速度计、三轴加速度计和GPS导航系统的配合可以达到让多旋翼无人机无法飞出安全区域的作用；

步骤四、SLAM算法执行机载处理器通过WIFI局域网将深度传感器得到的彩色图片数据、深度数据和由它解算出的姿态信息发送到局域网内的地面站，由地面站使用PCL点云库实现3D环境重建，使得可以观察多旋翼无人机的周围环境；

步骤五、通过距离传感器的内部设置的超声波距离传感器，可以了解多旋翼无人机距离控制人员的距离，使得可以通过多旋翼无人机了解观察位置距离控制人员的距离；

步骤六、在对多旋翼无人机完成控制后，按照定位算法处理器和定位跟踪机载处理器的规划的路线进行返回，通过图像处理模块对巡航的路线进行记录并保存，该方法中设置有多旋翼无人机，所述多旋翼无人机内部设置有下视相机、定位算法处理器、定位跟踪机载处理器、深度传感器、SLAM算法执行机载处理器和图像处理模块，所述定位跟踪机载处理器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计微传感器，所述定位算法处理器由视觉里程计、自主定位导航和建图部分组成，首先，运用SLAM算法执行机载处理器利用视觉里程计仅通过深度传感器获取的信息，采用基于特征点的解算方法，计算相邻两幅图像之间的相对运动，特征点法是通过提取图片中辨识度高的局部特征点，然后依据特征点的描述子来匹配相邻两幅图片中相同的特征点，再由特征点的深度信息解算出相对位移，所述三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计微传感器具有得到的姿态信息的功能，完成自主无人机闭环定位飞行控制，SLAM算法执行机载处理器通过WIFI局域网将深度传感器得到的彩色图片数据、深度数据和由它解算出的姿态信息发送到局域网内的地面站，由地面站使用PCL点云库实现3D环境重建。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉多旋翼无人机悬停飞行与循迹规划方法，其特征在于：所述深度传感器的内部设置有距离传感器，在距离传感器的内部设置有超声波距离传感器。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉多旋翼无人机悬停飞行与循迹规划方法，其特征在于：所述深度传感器包括彩色摄像头和深度摄像头，深度摄像头支持640*480分辨率的成像，水平成像角度为57°，垂直成像角度为43°，深度值有效范围0.8-6.0m，偏差2-30mm，拍摄帧率为30fps。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉多旋翼无人机悬停飞行与循迹规划方法，其特征在于：所述定位跟踪机载处理器的内部安装有气压计。