[发明专利]基于混合视觉里程计和多尺度地图的无人机SLAM方法

摘要

本发明公开了一种基于混合视觉里程计和多尺度地图的无人机SLAM方法，属于无人机自主导航技术领域。本方法无人机平台上搭载有俯视单目相机和前视双目相机以及机载计算机。单目相机用于基于直接法的视觉里程计，双目相机用于基于特征点法的视觉里程计。混合视觉里程计将这两种视觉里程计的输出进行信息融合，构造用于定位的局部地图，得到无人机实时位姿。再将位姿反馈给飞行控制系统，控制无人机的位置。机载计算机将实时位姿以及采集的图像传输给地面站，地面站依据构建的全局地图实时规划飞行路径，将航点信息发送给无人机，实现无人机自主飞行。本发明实现了无人机在非GPS环境下的实时位姿估计及环境感知，极大地提高无人机的智能化水平。

主权项

1.一种基于混合视觉里程计和多尺度地图的无人机SLAM方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：无人机平台搭载有俯视单目相机和前视双目相机，单目相机每秒采集30帧图像，双目相机每秒采集10帧图像；机载计算机同时开启两个线程，主线程以30Hz的频率运行基于直接法的视觉里程计，另一个线程以10Hz的频率运行基于特征点法的视觉里程计；假如k时刻获取同步的单目相机图像和双目相机的左右相机对应的图像将作为基于直接法的视觉里程计的输入，将作为基于特征点法的视觉里程计的输入；特征点法视觉里程计输出当前双目图像中的左边相机图像相对于地图中的参考帧的左边相机图像的位姿变换矩阵直接法视觉里程计输出当前帧图像相对于前一帧图像的位姿变换矩阵同时还构建用于定位的局部点云地图；步骤2：混合视觉里程计将步骤1中这两种里程计的输出信息和进行信息融合和位姿矫正，构造用于定位的局部地图，得到无人机实时精确的位姿信息步骤3：机载计算机的混合视觉里程计通过处理前视双目相机图像和俯视单目相机图像，得到无人机实时精确的位姿信息然后将对应的位置信息通过串口发送给飞行控制系统中的飞行控制单元，作为位置控制环的测量值；步骤4：机载计算机将得到的实时位姿以及采集的图像通过WIFI传输给地面站，地面站通过恢复三维环境特征，构建全局地图，然后依据构建的全局地图实时规划飞行轨迹，得到中间航点，再将航点信息发送给无人机。