[發明專利]一種基于無人機拍攝和語義分割的全局導航輔助方法

有效

• 申請號: 202010175657.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111551167B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 祖浩杰;汪筱亮
• 申請（專利權）人: 江蘇蓋亞環境科技股份有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G01S19/45;G06F16/29;G06T3/40;G06T5/50;G06T11/20
• 代理公司: 北京商專潤文專利代理事務所(普通合伙) 11317
• 代理人: 邢若蘭

本發明公開了一種基于無人機拍攝和語義分割的全局導航輔助方法，進行無人機目標飛行區域的設定，利用Dubins軌跡規劃算法規劃飛行巡航軌跡；無人機根據設定的飛行巡航軌跡對目標飛行區域進行拍攝，無人機以垂直地面的角度對地面進行拍攝,在巡航軌跡中的直線飛行航線中均勻選擇一系列點作為GPS位置標定點；根據拍攝數據中每一張照片所攜帶的GPS點位信息以及時間戳信息，利用圖像拼接融合算法對拍攝數據進行合成處理；對合成處理的結果進行語義分割地圖制作；完成的制作地圖導入QGIS系統。本發明利用神經網絡模型構建需求的地圖，可以為戶外越野設備的特殊性質提供其對所需的路徑特殊的需求。

技術領域

本發明涉及戶外全局導航領域，更具體地說，它涉及一種基于無人機拍攝和語義分割的全局導航輔助方法。

背景技術

當前無人駕駛技術的發展如日中天，但其很大程度是依賴于現有的衛星地圖及高精度道路地圖而進行全局路徑規劃，但是對于沒有道路的戶外場地的路徑卻沒有任何成熟的技術可以采用，即無法實現工程車輛的越野導航需求及其低速自動駕駛，一方面原因是戶外的越野導航區域太大，地圖提供商不可能覆蓋每一寸土地，另一方面原因是戶外場地地形復雜，障礙物數量和類型都頗多，沒有一種通用的辦法可以對其進行有效的避讓，最后便是戶外越野設備的特殊性質導致其對所需的路徑有特殊的需求。因此，亟待開發一種通用的戶外導航系統。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于無人機拍攝和語義分割的全局導航輔助方法，解決上述問題的一個或多個。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種基于無人機拍攝和語義分割的全局導航輔助方法，包括進行無人機目標飛行區域的設定，利用Dubins軌跡規劃算法規劃飛行巡航軌跡；

無人機根據設定的飛行巡航軌跡對目標飛行區域進行拍攝，無人機以垂直地面的角度對地面進行拍攝,在巡航軌跡中的直線飛行航線中均勻選擇一系列點作為GPS位置標定點，用于后續位置校正使用；

獲取無人機拍攝數據，根據拍攝數據中每一張照片所攜帶的GPS點位信息以及時間戳信息，可以得知照片序列所對應的位置以及照片與照片間的位置關系，利用序列在軌跡中的位置排序，得到相片之間的重疊率，對于重疊率超過設定閾值的照片，利用圖像拼接融合算法對拍攝數據進行合成處理；

對合成處理的結果進行語義分割地圖制作；

完成的制作地圖導入QGIS系統。

通過采用上述方案，采用無人機與語義分割相配合制作地圖，可以為戶外越野設備的特殊性質提供其對所需的路徑特殊的需求。

在一些實施方式中，所述無人機對目標飛行區域進行拍攝包括：

無人機在拍攝每一幀圖片時無人機所在GPS位置也被記錄在圖

片信息中，然后根據拍攝設備的焦距以及感光區域大小計算出拍攝的照片內容所對應的實際地貌大小，具體公式為:

其中,R為拍攝內容的實際大小，r為攝像頭的感光區域大小，H為無人機飛行高度，f為攝像機焦距。

在一些實施方式中，在無人機在飛行拍攝過程中在GPS位置標定點無人機懸停5s，進行GPS位置校正，拼接后圖片以校正點的GPS位置作為標準位置，從而計算出全圖所有點的GPS位置。

在一些實施方式中，利用圖像拼接融合算法對拍攝數據進行合成處理，包括通過連續幀間的重合部分，使用SURF算法計算出每張拍攝照片的特征，根據特征的空間尺度不變特性實現幀間特征匹配，實現對拍攝數據的合成處理。

在一些實施方式中，所述語義分割地圖制作包括：

訓練語義分割地圖的神經網絡模型；