[發明專利]一種無人機自動加油盲區視覺定位測控方法、系統及實驗平臺

有效

• 申請號: 201410165395.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN104015931A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 韓九強;夏雨;劉俊;袁馳
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B64D39/00
• 分類號: B64D39/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種無人機自動加油盲區視覺定位測控方法，其特征在于，包括如下步驟：

利用機器視覺檢測方法對輸油無人機上的輸油錐套進行模式識別計算定位，得到加油管和輸油錐套之間相對位置；

將定位數據傳輸至地面站；

地面站對數據進行濾波并通過控制算法計算控制指令；

將控制指令發送至飛行器端對飛行器進行控制，達到自動加油的目的，其中所述飛行器包括受油無人機和輸油無人機。

2.根據權利要求1所述的無人機自動加油盲區視覺定位測控方法，其特征在于，所述機器視覺檢測方法包括如下步驟：

離線采集輸油錐套的圖像作為模板圖像，將其轉換為HSV模型空間的圖像并提取其Hue分量，計算并存儲Hue分量的顏色概率分布；

利用安裝于受油無人機上的可調焦相機實時獲取包含輸油錐套的圖像，獲取圖像的Hue分量后根據模板中的目標顏色概率分布計算圖像在目標顏色上的投影；

對于投影圖，利用CamShift算法獲取目標，同時更新搜索窗口；

根據目標在相機視野中的位置計算受油管和輸油錐套水平方向和垂直方向的相對位置；

根據目標的大小和相機的焦距計算受油管和輸油錐套之間的距離并自動調節相機的焦距。

3.根據權利要求2所述的無人機自動加油盲區視覺定位測控方法，其特征在于，對于計算出的圖像在目標顏色上的投影即目標圖像的顏色投影圖，選取圖像中心點作為當前點，選取圖像全部作為當前搜索窗口；首先計算出當前搜索窗口所在重心，計算窗口中心點與重心之間的歐式距離：如果此歐氏距離大于設定閾值，將搜索窗口設為當前窗口，并移動該窗口中心至前一次搜索窗口重心，再一次計算該窗口的重心，并計算與窗口中心的歐氏距離，繼續進行閾值判定；如果此歐氏距離小于設定閾值或達到最大迭代次數，迭代終止退出；此時認為該窗口即為包含目標的窗口，然后放大目標窗口，由窗口獲得子圖并計算子圖的零階距、一階距和二階距，重新計算目標中心，并根據該幀圖像計算出下一幅圖像的初始搜索窗口的寬和高，其中：

對于反向投影圖圖像I(x,y)來說，圖像的零階矩為：

M00=ΣxΣyI(x,y)]]>

圖像的一階矩為：

M10=ΣxΣyxI(x,y),M01=ΣxΣyyI(x,y)]]>

圖像的二階矩為：

M20=ΣxΣyx2I(x,y),M02=ΣxΣyy2I(x,y)]]>

目標主軸方向角為：

θ=arctan(ba-c)2]]>

其中：

a=M20M00-Xc2,b=2(M11M00-XcYc),c=M02M00-Yc2]]>

Xc=M10M00,Yc=M01M00]]>

(X_c,Y_c)即為目標中心；

自適應計算出的下一次搜索窗口的高h和寬w分別為：

h=(a+c)+b2+(a-c)22]]>

w=(a+c)-b2+(a-c)22]]>

在計算出目標在當前圖像中的中心位置和尺寸后，即可計算出加油管和輸油錐套之間相對位置。