[發明專利]一種基于實時在線地圖生成的無人機偵察方法

有效

• 申請號: 201611213731.X
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106886745B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 布樹輝;楊君;趙勇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種基于實時在線地圖生成的無人機偵察方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：無人機對待偵查區域按照設定航路飛行，拍攝標準視頻，并提取標準視頻關鍵幀：

標準視頻第一幀設定為關鍵幀，且標準視頻第一幀的單應矩陣H為單位陣；

對于標準視頻當前幀，通過以下步驟計算當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H，并判斷是否更新關鍵幀：

步驟1.1：對當前幀做灰度化處理，提取當前幀的特征點并獲取特征描述向量，利用當前幀對應單應矩陣H的初始值，將當前幀的特征點投影到當前關鍵幀上；

步驟1.2：在當前關鍵幀上，以每一個投影點為設定區域中心，依據設定區域對每一投影點進行如下判斷：

若設定區域內沒有當前關鍵幀的特征點，則對該投影點不做處理；

若設定區域內存在當前關鍵幀的特征點，則選擇與投影點差異最小的特征點，判斷該特征點與投影點差異值是否滿足匹配設定條件，如果滿足，則得到一個特征點匹配對；

步驟1.3：利用得到的特征點匹配對，根據公式

計算當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H，并作為下一幀對應單應矩陣H的初始值；其中為當前幀中圖像特征點在Z向歸一化后的坐標，為當前關鍵幀中圖像特征點在Z向歸一化后的坐標，d為歸一化系數；

步驟1.4：如果當前幀與當前關鍵幀圖像重疊部分小于整幅圖像的90％，則將當前幀標記為關鍵幀，并作為新的當前關鍵幀；并判斷當前幀是否為標準視頻最后一幀，若不是，則返回步驟1.1，進行下一幀操作；

步驟1.5：根據標準視頻，按照實時在線地圖生成方法，將標準視頻的圖像序列生成全局地圖；

步驟2：無人機對待偵查區域按照設定航路進行偵查飛行，拍攝新視頻，對新視頻每一幀做灰度化處理，提取其特征點并獲取特征描述向量；

對于新視頻中的第一幀，根據特征描述向量從標準視頻的關鍵幀序列中找到與新視頻中第一幀最接近的關鍵幀作為當前關鍵幀；并采用單位陣作為新視頻第一幀到當前關鍵幀的單應矩陣H的初始值；

對于新視頻當前幀，通過以下步驟計算新視頻當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H，并得到當前幀與當前關鍵幀的差異圖D：

步驟2.1：利用新視頻當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H的初始值，將新視頻當前幀的特征點投影到當前關鍵幀上；

步驟2.2：在當前關鍵幀上，以每一個投影點為設定區域中心，依據設定區域對每一投影點進行如下判斷：

若設定區域內沒有當前關鍵幀的特征點，則對該投影點不做處理；

若設定區域內存在當前關鍵幀的特征點，則選擇與投影點差異最小的特征點，判斷該特征點與投影點差異值是否滿足匹配設定條件，如果滿足，則得到一個特征點匹配對；

步驟2.3：判斷得到的特征點匹配對個數是否達到設定的要求，如果達到，則利用得到的特征點匹配對，根據公式

計算新視頻當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H，并作為新視頻下一幀對應單應矩陣H的初始值，并進入步驟2.4；其中為新視頻當前幀中圖像特征點在Z向歸一化后的坐標，為當前關鍵幀中圖像特征點在Z向歸一化后的坐標，d為歸一化系數；并判斷當前幀是否是新視頻最后一幀，若不是最后一幀，則返回步驟2.1進行新視頻下一幀操作；

如果特征點匹配對個數沒有達到設定要求，則重新定位，所述重新定位過程為：根據新視頻當前幀的特征描述向量，從標準視頻的關鍵幀序列中找到與新視頻當前幀最接近的關鍵幀作為當前關鍵幀，并采用單位陣作為新視頻當前幀到當前關鍵幀的單應矩陣H的初始值，然后重新返回步驟2.1；

步驟2.4：將當前關鍵幀投影到新視頻當前幀上，與當前幀做圖像差異比較，得出差異圖，然后根據差異圖D，找出差異物體；

步驟3：判斷差異物體是否屬于威脅物，若是，則在步驟1.5建立的地圖上重點標出。