[發(fā)明專利]一種可視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)及無(wú)人機(jī)落點(diǎn)修正方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811392406.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109598758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟永東;張雪林;梁詩(shī)順;田斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G01B11/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

一種可視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，包括起降平臺(tái)主體,所述的起降平臺(tái)主體頂面上設(shè)有標(biāo)識(shí)圖像，標(biāo)識(shí)圖像由半徑不同的多個(gè)同心圓組成；修正步驟包括：1）將無(wú)人機(jī)降落在起降平臺(tái)主體上；2）通過(guò)機(jī)載相機(jī)輸出的視覺(jué)圖像，利用視覺(jué)圖像中特征點(diǎn)P的像素坐標(biāo)，運(yùn)算得到視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P相對(duì)于標(biāo)識(shí)圖像中心點(diǎn)O的偏移角度θ；3）將標(biāo)識(shí)圖像中心點(diǎn)O繞視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)θ，得到O’；4）在視覺(jué)圖像中確定O’與視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P之間的相對(duì)位置，即為機(jī)載相機(jī)下視中心點(diǎn)與平臺(tái)中心監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置。采用上述結(jié)構(gòu)及方法，能夠通過(guò)視覺(jué)圖像配合相應(yīng)的計(jì)算方法，對(duì)無(wú)人機(jī)落點(diǎn)進(jìn)行修正，從而保證對(duì)滑坡位移的高精度監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滑坡位移監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是一種可視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)及無(wú)人機(jī)落點(diǎn)修正方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)人機(jī)的興起，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，在科研、教學(xué)以及工程地質(zhì)勘探等領(lǐng)域開(kāi)展十分廣泛。目前，在監(jiān)測(cè)滑坡體位移量時(shí)，一般是通過(guò)無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)為無(wú)人機(jī)著陸提供場(chǎng)所，滿足起降需要。由于以往的無(wú)人機(jī)拍攝都是非接觸式的，存在精度低且易受植被干擾、氣流影響等問(wèn)題，導(dǎo)致滑坡體位移量檢測(cè)結(jié)果具有一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)及無(wú)人機(jī)落點(diǎn)修正方法，能夠通過(guò)視覺(jué)圖像配合相應(yīng)的計(jì)算方法，對(duì)無(wú)人機(jī)落點(diǎn)進(jìn)行修正，從而保證對(duì)滑坡位移的高精度監(jiān)測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種可視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，包括起降平臺(tái)主體,所述的起降平臺(tái)主體頂面上設(shè)有標(biāo)識(shí)圖像，標(biāo)識(shí)圖像由半徑不同的多個(gè)同心圓組成。

優(yōu)選的方案中，組成所述標(biāo)識(shí)圖像的多個(gè)同心圓的最小直徑為10mm，相鄰兩圓之間的半徑差為20mm。

優(yōu)選的方案中，所述的標(biāo)識(shí)圖像上建立有水平的坐標(biāo)軸，坐標(biāo)軸上標(biāo)注東南西北四個(gè)方位，其中X軸與東方向?qū)?yīng)。

優(yōu)選的方案中，無(wú)人機(jī)落點(diǎn)修正方法通過(guò)機(jī)載相機(jī)輸出的視覺(jué)圖像，配合標(biāo)識(shí)圖像確定無(wú)人機(jī)相對(duì)于標(biāo)識(shí)圖像中心點(diǎn)的偏移量，從而進(jìn)行無(wú)人機(jī)的落點(diǎn)修正；

具體包括以下步驟：

1)將無(wú)人機(jī)降落在起降平臺(tái)主體上；

2)通過(guò)無(wú)人機(jī)上的機(jī)載相機(jī)輸出的視覺(jué)圖像，利用視覺(jué)圖像中特征點(diǎn)P的像素坐標(biāo)，依靠三角形正弦余弦定理進(jìn)行運(yùn)算，得到視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P相對(duì)于標(biāo)識(shí)圖像(2) 中心點(diǎn)O的偏移角度θ；

3)根據(jù)步驟2)中所計(jì)算的偏移角度，在機(jī)載相機(jī)輸出的視覺(jué)圖像中，將標(biāo)識(shí)圖像中心點(diǎn)O繞視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)θ，得到O’，O’的坐標(biāo)可依靠OP兩點(diǎn)坐標(biāo)以及偏移角度θ表示；

4)在視覺(jué)圖像中確定O’與視覺(jué)圖像特征點(diǎn)P之間的相對(duì)位置，兩者相對(duì)位置即為機(jī)載相機(jī)下視中心點(diǎn)與平臺(tái)中心監(jiān)測(cè)點(diǎn)在平臺(tái)坐標(biāo)系中的相對(duì)位置。

優(yōu)選的方案中，所述的步驟4)中，O’與P之間的相對(duì)位置等于O’與P之間的像素單元個(gè)數(shù)乘以每個(gè)像素單元所對(duì)應(yīng)的尺寸L。

優(yōu)選的方案中，每個(gè)所述的像素單元所對(duì)應(yīng)的尺寸L采用以下步驟進(jìn)行預(yù)計(jì)算：

1)在室內(nèi)澆筑一個(gè)尺寸與起降平臺(tái)主體尺寸相同的混凝土平臺(tái)；

2)在混凝土平臺(tái)上選取兩個(gè)固定點(diǎn)，并利用直尺測(cè)量出兩個(gè)固定點(diǎn)之間的間距T；

3)操控?zé)o人機(jī)模擬定點(diǎn)起降；

4)無(wú)人機(jī)落在混凝土平臺(tái)上時(shí)，通過(guò)機(jī)載相機(jī)拍攝并輸出包含兩個(gè)固定點(diǎn)的視覺(jué)圖像；

5)在視覺(jué)圖像中確定兩個(gè)固定點(diǎn)之間所對(duì)應(yīng)的像素單元的個(gè)數(shù)；

6)利用兩個(gè)固定點(diǎn)之間的間距T除以兩個(gè)固定點(diǎn)之間所對(duì)應(yīng)的像素單元的個(gè)數(shù)，即可得到單個(gè)像素單元所對(duì)應(yīng)的尺寸L。