[發(fā)明專利]針對(duì)小型無人機(jī)自主降落的視覺分級(jí)地標(biāo)定位識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410378266.X
• 申請(qǐng)日: 2014-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN104166854A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張林;張宇;李平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06K9/54
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種針對(duì)小型無人機(jī)自主降落的視覺分級(jí)地標(biāo)定位識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)視覺分級(jí)地標(biāo)設(shè)計(jì)，該步驟包括以下子步驟：

(1.1)確定視覺分級(jí)地標(biāo)形狀：視覺分級(jí)地標(biāo)由同心正方形組成；同心正方形的邊長(zhǎng)由內(nèi)至外呈等差數(shù)列依次遞增；設(shè)視覺分級(jí)地標(biāo)最內(nèi)部正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)₁，公差為d，則第n個(gè)正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)_n＝L₁+(n-1)d；其中L₁與d由小型無人機(jī)停置在地面時(shí)機(jī)載攝像頭可看到的矩形地面視野面積S確定，滿足(L₁+d)²≤S與L₁≤d；

(1.2)確定視覺分級(jí)地標(biāo)顏色：視覺分級(jí)地標(biāo)包含黑白兩種顏色，其中視覺分級(jí)地標(biāo)最內(nèi)部正方形填充為黑色，第2m-1至第2m個(gè)正方形之間的部分填充白色，第2m至第2m+1個(gè)正方形之間的部分填充黑色，其中m為大于0的整數(shù)；

(1.3)確定視覺分級(jí)地標(biāo)級(jí)數(shù)：將視覺分級(jí)地標(biāo)中由內(nèi)至外的第2m-1至第2m個(gè)正方形之間的白色框，稱為第m級(jí)地標(biāo)；設(shè)視覺分級(jí)地標(biāo)中正方形的總數(shù)為N，則分級(jí)的總級(jí)數(shù)為M滿足：2M+1＝N；設(shè)外內(nèi)輪廓面積比為Q_m＝(L_2m/L_2m-1)²；

(1.4)確定視覺分級(jí)地標(biāo)尺寸：視覺分級(jí)地標(biāo)的尺寸就是最外部正方形的邊長(zhǎng)L_N，L_N的大小介于起落架尺寸與翼展尺寸之間；確定正方形的總數(shù)N與地標(biāo)總級(jí)數(shù)M，然后調(diào)整L₁與d的值，即可計(jì)算出所需降落地標(biāo)的尺寸L_N和各級(jí)地標(biāo)的外內(nèi)輪廓面積比Q_m；

(2)視覺分級(jí)地標(biāo)定位識(shí)別，該步驟包括以下子步驟：

(2.1)在線圖像自適應(yīng)閾值分割二值化：通過小型無人機(jī)機(jī)載攝像頭獲取RGB格式的視覺分級(jí)地標(biāo)圖像，將獲取的圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，然后使用最大類間方差法進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，轉(zhuǎn)化為二值化圖像；

(2.2)基于圖像形態(tài)學(xué)的分級(jí)降落地標(biāo)粗定位：對(duì)步驟2.1得到的二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，去除噪點(diǎn)，得到連通域輪廓圖像，連通各分級(jí)地標(biāo)，確定地標(biāo)在圖像中的區(qū)域位置；

(2.3)基于樹形輪廓和直線特征的分級(jí)降落地標(biāo)細(xì)定位：以樹形結(jié)構(gòu)的鏈碼表示步驟2.2得到的連通域輪廓圖像；在根節(jié)點(diǎn)輪廓中以漸進(jìn)式概率Hough變換算法檢測(cè)分級(jí)降落地標(biāo)的直線特征，然后細(xì)定位降落地標(biāo)所在連通域的精細(xì)位置；

(2.4)基于輪廓面積比的分級(jí)降落地標(biāo)識(shí)別：通過計(jì)算圖像中正方形邊框外內(nèi)輪廓像素面積比，根據(jù)先驗(yàn)信息區(qū)分識(shí)別各級(jí)地標(biāo)，并以漸進(jìn)式概率Hough變換算法識(shí)別各級(jí)地標(biāo)的特征直線，輸出識(shí)別地標(biāo)具體位置信息以及機(jī)體相對(duì)于地標(biāo)的偏航信息。