[發明專利]一種基于雙目視覺的無人機定位導航的方法

有效

• 申請號: 201810299122.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108520559B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 雍旭東;方萬元
• 申請（專利權）人: 西安因諾航空科技有限公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于雙目視覺的無人機定位導航的方法，根據無人機載控制系統的雙目相機獲取圖像左右視圖與相機參數得到矯正后的左右視圖進而得到對應像素的深度信息；提取左視圖的關鍵點進行濾除和篩選；然后在當前幀通過光流跟蹤尋找匹配關鍵點集，得到匹配關鍵點對；根據匹配關鍵點對計算代價函數，得到最終位姿結果；最后對輸入的連續圖像幀進行篩選得到關鍵圖像幀，對關鍵圖像幀的關鍵點集與位姿計算聯合代價函數，優化求解代價函數得到更新后的位姿。本發明能夠通過雙目相機快速獲取可靠的深度數據，同時利用光流法快速計算匹配關系，實時性強，算法魯棒性高，能夠在室內外的大中型場景下完成無人機定位導航工作。

技術領域

本發明屬于無人機應用技術領域，具體涉及一種基于雙目視覺的無人機定位導航的方法。

背景技術

視覺定位導航技術是計算機視覺領域中一個關鍵技術，在測繪、控制、軍事等領域中有著重要的應用。同時涉及了計算機視覺領域中的多項核心技術，如圖像處理、模式識別、自動控制、特征工程等等，是一項綜合性技術。

利用無人機在空中對地觀察時，常常需要解決無人機在未知環境運動時的定位導航問題，即：一個無人機在未知的環境中運動，如何通過對環境的觀測確定自身的運動軌跡，同時構建出環境的地圖。在基于視覺進行定位導航的過程中，由于相機觀察到的場景為二維場景缺乏高度信息，因此單獨通過二維場景進行三維地圖構建與導航存在較大的不確定性。因此基于視覺的無人機定位導航方法的關鍵在于圖像中高度信息的估計，基于雙目相機的雙目視覺方法很好的解決了這一問題，通過雙目相機恢復出場景中的高度信息從而能夠對無人機進行基于雙目視覺的定位與導航。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于雙目視覺的無人機定位導航的方法，在室內/室外、動態場景、光照變化下對無人機進行視覺定位導航，同時具有良好實時性能的無人機視覺定位導航方法。

本發明采用以下技術方案：

一種基于雙目視覺的無人機定位導航的方法，根據無人機載控制系統的雙目相機獲取圖像左視圖、右視圖與相機參數得到矯正后的左視圖、右視圖，通過矯正后的左視圖與矯正后的右視圖的對應像素匹配關系得到對應像素的深度信息；通過FAST角點算法提取矯正后的左視圖關鍵點，通過非極大值抑制方法對關鍵點進行濾除，通過卡方檢驗對關鍵點進行篩選；然后對上一幀獲取到的關鍵點集，在當前幀通過光流跟蹤尋找匹配關鍵點集，得到匹配關鍵點對；根據匹配關鍵點對計算代價函數，通過高斯牛頓法迭代求解代價函數，得到最終位姿結果；最后對輸入的連續圖像幀進行篩選得到關鍵圖像幀，對關鍵圖像幀的關鍵點集與位姿計算聯合代價函數，優化求解代價函數得到更新后的位姿。

具體的，矯正后的左視圖與矯正后的右視圖的對應像素匹配關系得到對應像素深度圖I_d的步驟如下：

S201、對于矯正后左視圖I₀中的任一像素位置p_i，選取p_i的3*3鄰域像素集合r_io；

S202、在矯正后右視圖I₁中的同樣像素位置p_i的7*7鄰域R_i中，對每一個像素取3*3鄰域像素集合r_i1，對r_i0與r_i1求取絕對差值之和的集合d_i；

S203、步驟S202集合d_i中最小的差值d_min所對應的的像素位置p_min即為p_i的匹配像素點，計算兩點的x軸坐標差d，同時計算得到p_i處的深度d_pi；

S204、循環以上步驟直至計算得到深度圖I_d。