[發明專利]一種基于IMU姿態補償的多旋翼無人機光流懸停方法

有效

• 申請號: 201710632847.5
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107390704B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 雍旭東;閆志敏
• 申請（專利權）人: 西安因諾航空科技有限公司
• 主分類號: G05D1/04
• 分類號: G05D1/04;G05D1/08;G01C21/16;G01C11/08;G06T7/246;G06T7/269;G06T7/13;G06T7/77
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于IMU姿態補償的多旋翼無人機光流懸停方法，其特征在于：首先對光流攝像頭拍攝的所有圖像幀提取FAST角點；然后利用金字塔LK光流法匹配前后幀提取到的FAST角點，并建立特征點對，接著通過特征點對求取前后圖像幀的光流結果；再通過獲取的IMU數據對光流結果進行補償；接著使用RANSAC隨機采樣一致性的方式計算飛機水平方向的主體偏移量；最終將計算結果發送給飛控裝置保持飛機懸停狀態；

基于IMU姿態補償包括無人機偏航方向、俯仰方向和橫滾方向三個維度姿態角變化對光流結果的補償；

通過公式(2)對偏航方向進行修正：

dImg.x＝dImg.x+distance*yaw*fx/sonarH (2)

其中，dImg.x表示x方向的光流，distance表示相機光心到無人機中心點的距離，yaw表示相鄰幀的偏航角，f_x表示相機的x方向焦距，sonarH表示超聲波傳感器獲取的高度值；

通過公式(3)對俯仰方向進行修正：

其中，dx表示無人機x方向的相對位移，dImg.y表示y方向的光流，fy表示相機的y方向焦距，pitch表示相鄰幀的俯仰角變化量；

通過公式(4)對橫滾方向進行修正：

其中，dy表示無人機y方向的相對位移，roll表示相鄰幀的橫滾角變化量。

2.根據權利要求1所述的一種基于IMU姿態補償的多旋翼無人機光流懸停方法，其特征在于：在提取FAST角點，首先需要通過調整候選特征點p與周圍點之間像素差的閾值ε；然后通過公式(1)提取FAST角點：

其中，N表示圓周上像素點灰度差大于設定閾值的所有像素點數；I(p)是候選特征點的灰度值，I(x)是候選點周圍像素點的灰度值，ε的取值范圍為10～20；

且周圍點中有超過四分之三的像素點的灰度差大于該閾值ε，則認為候選特征點p為一個FAST角點。

3.根據權利要求1所述的一種基于IMU姿態補償的多旋翼無人機光流懸停方法，其特征在于：在利用金字塔LK光流法匹配前后幀提取到的FAST角點時，采用7*7的搜索窗以及三層金字塔進行光流計算。

4.根據權利要求1所述的一種基于IMU姿態補償的多旋翼無人機光流懸停方法，其特征在于：采用RANSAC隨機采樣一致性方式對光流結果進行整合時，采用的局內點數大于特征點總數的一半且絕對點數大于10。