[發明專利]一種無人機速度估計方法

在審

• 申請號: 201611165771.1
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN108204812A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 吳琦;劉長林;王英勛;蔡志浩
• 申請（專利權）人: 中國航天科工飛航技術研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06T7/246
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明實施例公開的一種無人機速度估計方法，涉及無人機導航與信息測量技術，能夠解決光流原理測量無人機速度誤差大不準確、延時大的問題。計算稀疏光流特征點相似度中值，將特征點集合中標準互相關值小于該中值的特征點對濾除，得到第一稀疏光流場數據；計算第一稀疏光流場中每對特征點集合的FB誤差中值，將FB誤差大于該中值的特征點對濾除，得到第二稀疏光流場數據，計算能表征無人機實際運動的光流值；將圖像光流值融合相機角運動以及相機高度信息進行運動速度估計，該方法主要用于無人機速度估計。

技術領域

本發明涉及無人機導航與信息測量技術領域，尤其涉及一種無人機速度估計方法。

背景技術

速度是一種快變量，其精度要求一般較高，利用光流進行無人機對地速度的測量是一類無人機導航應用技術，傳統基于光流的速度測量算法往往不考慮從數據源開始剔除誤差，得到的速度直接測量值誤差較大，然后再用卡爾曼濾波等濾波算法平滑數據，這樣造成數據存在以周期為單位的延時，降低導航數據實時性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供了一種無人機速度估計方法，能夠解決光流原理測量無人機速度誤差大不準確、延時大的問題。

本發明的技術解決方案：

一種無人機速度估計方法，該方法包括以下步驟：

步驟一，從待處理圖像中提取特征點，基于特征匹配計算稀疏光流；

步驟二，對稀疏光流進行標準互相關分析，計算相鄰兩幀特征點與為中心的鄰域塊的相似度，將相似度由小到大排列并存儲，計算特征點集合的標準互相關中值，將標準互相關值小于該中值的特征點對濾除，得到第一稀疏光流場數據；

步驟三，對第一稀疏光流場數據進行前后誤差分析，首先，對第一稀疏光流場數據中的每個特征點計算其匹配的前向點再根據前向點計算匹配的光流后向點計算光流后向點與原始特征點的歐式距離對第一稀疏光流場中每對特征點計算其FB誤差，將歐氏距離值按從小到大排列并存儲，計算特征點集合的FB誤差中值，將FB誤差大于該中值的特征點對濾除，得到第二稀疏光流場數據，為第t幀圖像中第k個特征點，下標k表示圖像幀中第k個特征點，上標t表示第t幀圖像，It表示第t幀圖像；

步驟四，利用均值漂移算法對第二稀疏光流場數據進行統計學分析，得到能表征無人機實際運動的光流值；

步驟五，將圖像光流值融合相機角運動以及相機高度信息進行運動速度估計。

進一步可選的，所述利用均值漂移算法對第二稀疏光流場數據進行統計學分析，得到能表征無人機實際運動的光流值包括：

首先，設定核函數G(x)和迭代終止條件容許誤差ε；

其次，對于相鄰兩幀，取前一幀得到的迭代結果x^t作為后一幀計算的初始值，計算均值偏移向量m_h(x^t)；

最后，按照x^t+1＝x^t+m_h(x^t)移動，直至||x^t+1-x^t||＜ε成立，稀疏光流場數據中，將使||x^t+1-x^t||＜ε成立的部分作為能表征無人機實際運動的光流值。