[發(fā)明專利]一種強(qiáng)實時雙構(gòu)連續(xù)景象融合匹配導(dǎo)航定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110663125.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113418527B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡玉龍;劉品;陳皓;唐藝菁
• 申請（專利權(quán)）人: 西安微電子技術(shù)研究所
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種強(qiáng)實時雙構(gòu)連續(xù)景象融合匹配導(dǎo)航定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采用改進(jìn)的序列實時圖幀間匹配方法，基于實時圖的幀間特征變換增量式的估計導(dǎo)航位姿，具體為：

S101、采集并傳輸實時圖，準(zhǔn)備飛行區(qū)域的衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖；

S102、將步驟S101采集的實時圖與前一幀實時圖進(jìn)行幀間特征匹配，獲得實時圖與前一幀實時圖的位姿透視變換矩陣；

S103、基于步驟S102獲得的實時圖與前一幀實時圖的位姿透視變換矩陣，進(jìn)行實時圖基于前一幀實時圖的相對位姿估計，得到實時圖的相對位姿；

S104、基于步驟S103得到的實時圖的相對位姿，結(jié)合前一幀實時圖的導(dǎo)航位姿，對當(dāng)前實時圖進(jìn)行增量式導(dǎo)航位姿估計，得到當(dāng)前實時圖的增量式導(dǎo)航位姿；

S2、采用改進(jìn)的實時圖與衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖匹配方法，基于步驟S1估計的增量式導(dǎo)航位姿，優(yōu)化衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖，對實時圖和優(yōu)化衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖進(jìn)行絕對式導(dǎo)航位姿估計，得到絕對式導(dǎo)航位姿，具體為：

S201、基于完整衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖，結(jié)合步驟S1得到的實時圖的增量式導(dǎo)航位姿，通過平移、旋轉(zhuǎn)、裁剪和縮放方式進(jìn)行校準(zhǔn)，然后構(gòu)建與實時圖重合的優(yōu)化基準(zhǔn)圖；

S202、對步驟S1采集的實時圖和步驟S201構(gòu)建的優(yōu)化基準(zhǔn)圖進(jìn)行異源特征匹配，得到實時圖相對于基準(zhǔn)圖的導(dǎo)航位姿透視變換矩陣；

S203、基于步驟S202得到的導(dǎo)航位姿透視變換矩陣，對實時圖進(jìn)行絕對式導(dǎo)航位姿估計，得到絕對式導(dǎo)航位姿；

S3、采用純視覺的導(dǎo)航位姿融合估計方法，將步驟S1得到的增量式導(dǎo)航位姿和步驟S2得到的絕對式導(dǎo)航位姿進(jìn)行融合處理，利用當(dāng)前時刻導(dǎo)航位姿預(yù)測值對導(dǎo)航位姿進(jìn)行優(yōu)化更新，得出當(dāng)前實時圖對應(yīng)的導(dǎo)航位姿并輸出，實現(xiàn)強(qiáng)實時雙構(gòu)連續(xù)景象融合匹配導(dǎo)航定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S101采集當(dāng)前實時圖之前，先進(jìn)行初始化，具體為：

首先對實時圖數(shù)據(jù)流、基準(zhǔn)圖文件路徑、信息輸出路徑信息進(jìn)行配置，初始化GDAL讀取基準(zhǔn)圖GDAL數(shù)據(jù)集，讀取基準(zhǔn)圖并準(zhǔn)備裁剪，初始化創(chuàng)建特征匹配方法，初始化起始點的導(dǎo)航信息和位姿信息，初始化錯誤標(biāo)志字，初始化配置圖像匹配尺寸，配置誤差容忍度Fr。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S101中，衛(wèi)星遙感基準(zhǔn)圖的像素經(jīng)緯度具體為：

Xgeo＝GeoTransform[0]+Xpixel×GeoTransform[1]+Ypixel×GeoTransform[2]

Ygeo＝GeoTransform[3]+Xpixel×GeoTransform[4]+Ypixel×GeoTransform[5]

其中，Xpixel、Ypixel分別為待求解經(jīng)緯度像素點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，Xgeo、Ygeo分別為該像素點的真實經(jīng)度和緯度，GeoTransform為像素坐標(biāo)到地理坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S102具體為：

將當(dāng)前讀取的實時圖與更新后的前一幀實時圖進(jìn)行匹配，使用特征匹配的Match方法將兩幀實時圖的描述子進(jìn)行匹配，得到彼此對應(yīng)的匹配點，將特征點對齊并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后使用特征點計算出仿射變換矩陣；如果滿足衛(wèi)星基準(zhǔn)圖與實時圖匹配的容錯策略，使用最近一幀實時圖的匹配信息，否則采取跳幀策略，使用更前一幀實時圖的匹配信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，實時圖幀間匹配時，設(shè)置經(jīng)驗值對仿射變換矩陣進(jìn)行容錯判斷，如果滿足容錯判斷規(guī)則，對幀間匹配坐標(biāo)進(jìn)行透視變換，并更新幀間匹配的實時圖匹配信息；如果不滿足容錯判斷規(guī)則，將實時圖描述子與前一幀匹配成功更新的幀間匹配信息描述子進(jìn)行特征點匹配，然后利用匹配特征點計算仿射變換矩陣，再使用兩次透視變換，通過計算出的仿射變換矩陣和上一幀匹配成功更新的幀間匹配信息變換矩陣傳遞計算出幀間匹配后的行列坐標(biāo)。