[發(fā)明專利]一種電力巡檢中采用視覺圖像定位的無人機及其定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811380411.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109739254B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅峰;郝思強;張文杰;姚一楊;戴波;王彥波;王斌;袁翔;蔡怡挺;葉偉靜
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司信息通信分公司;東南大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種電力巡檢中采用視覺圖像進行定位的無人機定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)無人機起飛后與地面站進行通訊，地面站不停接收無人機通過單目攝像頭拍攝得到的圖像信息；

2)地面站實時處理無人機傳回的圖像幀，計算與前一幀的姿態(tài)變化的R和t，并在系統(tǒng)中存儲關(guān)鍵幀；

3)消除誤差，提高無人機定位精確度；

所述步驟2)中，相鄰幀之間位姿的變化是通過旋轉(zhuǎn)矩陣R以及平移向量t來描述的，具體包括如下步驟：

a)地面站從圖像幀中提取ORB特征點，并且根據(jù)系統(tǒng)中存儲的上一幀特征點進行匹配；

b)匹配后得到多對特征點組(x_i1,x_i2)，利用對極約束等式其中E被稱為本質(zhì)矩陣，E＝t^ΛR，以及至少8對以上的匹配特征點構(gòu)建方程組；采用八點法解算得到的本質(zhì)矩陣E包含了攝像頭的位姿變換信息；

然后對本質(zhì)矩陣E進行SVD分解，即將E分解成E＝UΣV^T的形式；解得的R和t各有兩組解：

由于特征點位置必然在單目攝像頭前方，所以可以排除不符合的三組解；

c)不斷插入關(guān)鍵幀，記錄特征點信息，并采用BA算法對單目攝像頭位姿信息進行局部非線性優(yōu)化，之后篩選記錄的關(guān)鍵幀，剔除多余的關(guān)鍵幀；

所述步驟3)分為閉環(huán)探測環(huán)節(jié)和閉環(huán)校正環(huán)節(jié)，

閉環(huán)探測環(huán)節(jié)計算關(guān)鍵幀的詞袋信息，如果系統(tǒng)中存在類似的詞袋描述，說明單目攝像頭回到了某個之前到達過得場景；

當檢測到閉環(huán)后，單目SLAM通過Sim3算法計算相似變換；

閉環(huán)校正環(huán)節(jié)首先融合重復的點云，并在Covisibility Graph中插入新的邊以連接閉環(huán)；當前幀以及與其相連的關(guān)鍵幀的位姿信息都會被矯正， 再通過Essential Graph優(yōu)化位姿圖，分散誤差到整個圖中。