一種基於cv模型的無人機自主著陸目標提取方法
2023-05-08 16:59:56
一種基於cv模型的無人機自主著陸目標提取方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其步驟為：(1)圖像預處理；輸入：在無人機著陸過程中，地面攝像機拍攝的RGB三通道圖像；輸出：飛機特徵較明顯的單通道圖像；(2)飛機機頭區域分割；輸入：預處理後的單通道圖像；輸出：圖像中包含無人機機頭部分的局部區域；(3)機頭關鍵點提取；輸入：包含無人機機頭部分的局部區域；輸出：無人機機頭關鍵點坐標。本發明具有原理簡單、適用性好、精度高等優點。
【專利說明】-種基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法
【技術領域】
[0001] 本發明主要涉及到無人機的設計領域，特指一種基於CV模型的無人機自主著陸 目標提取方法。
【背景技術】
[0002] 無人機在自主著陸過程中，通過攝像機獲取無人機降落的圖像，提取無人機機頭 的坐標並解算出世界坐標，來引導無人機的自主著陸。在這個過程中，從圖像提取無人機機 頭圖像坐標的精確性是其中的關鍵。傳統方法中，利用提取角點、光流法、顏色概率密度法 等方法提取飛機機頭的坐標在精確性方面均存在不足。因此，亟需一種精度較高的無人機 機頭關鍵點提取方法。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題就在於：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一 種原理簡單、適用性好、精度高的基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
[0005] -種基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其步驟為：
[0006] (1)、圖像預處理；輸入：在無人機著陸過程中，地面攝像機拍攝的RGB三通道圖 像；輸出：飛機特徵較明顯的單通道圖像；
[0007] (2)、飛機機頭區域分割；輸入：預處理後的單通道圖像；輸出：圖像中包含無人機 機頭部分的局部區域；
[0008] (3)、機頭關鍵點提取；輸入：包含無人機機頭部分的局部區域；輸出：無人機機頭 關鍵點坐標。
[0009] 作為本發明的進一步改進：所述步驟（1)的步驟為：
[0010] (1.1)首先判定飛機高度是否小於閾值；
[0011] (1. 2)若高高度小於閾值，則對圖像進行顏色濾波；
[0012] (1. 3)將圖像轉化為HSV模型並取S通道，並對其進行直方圖拉伸處理。
[0013] 作為本發明的進一步改進：所述步驟（2)的步驟為：
[0014] (2. 1)根據下式計算出的圓心坐標：
【權利要求】
1. 一種基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其特徵在於，步驟為： (1) 、圖像預處理；輸入：在無人機著陸過程中，地面攝像機拍攝的RGB三通道圖像；輸 出：飛機特徵較明顯的單通道圖像； (2) 、飛機機頭區域分割；輸入：預處理後的單通道圖像；輸出：圖像中包含無人機機頭 部分的局部區域； (3) 、機頭關鍵點提取；輸入：包含無人機機頭部分的局部區域；輸出：無人機機頭關鍵 點坐標。
2. 根據權利要求1所述的基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其特徵在於， 所述步驟（1)的步驟為： (1. 1)首先判定飛機高度是否小於閾值； (1. 2)若高高度小於閾值，則對圖像進行顏色濾波； (1. 3)將圖像轉化為HSV模型並取S通道，並對其進行直方圖拉伸處理。
3. 根據權利要求1所述的基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其特徵在於， 所述步驟（2)的步驟為： (2. 1)根據下式計算出魏(Xj)的圓心坐標： 、I I-JI-厶
其中，UtJdUJ分別為之前兩幀提取的飛機機頭的圖像坐標，（Xt，Yt)即為 乳(U)的圓心位置； (2. 2)根據下式計算出供,(U)的半徑：
其中HeadNum為飛機機頭區域點的個數； (2. 3)通過下式進行迭代：
焉ε為常數，T表示迭代時間步長，V表示梯度算子； E B φ (2.4)根據連續兩次迭代的區域中機頭特徵點個數是否變化，判定迭代是否停止； (2. 5)若迭代停止,保存火Μ·，兄(所包含的區域； (2. 6)對圖像進行IX3的腐蝕操作，選取面積最大連通區域作為最終的目標區域。
4. 根據權利要求3所述的基於CV模型的無人機自主著陸目標提取方法，其特徵在於， 所述步驟（3)的步驟為： (3. 1)根據下式計算局部區域中各像素點的權值：
其中HighNunuLowNum分別為像素值大於190和小於190的機頭區域點的個數，indeXi為機頭區域點i的像素值； 根據下式計算無人機機頭關鍵點坐標：
其中（PlaneX，PlaneY)為提取的機頭關鍵點圖像坐標，（Xi,Yi)為機頭區域點i的坐標。 (3. 2)對左、右視覺在同一時刻拍攝圖像提取機頭關鍵點，並依據左、右攝像機的姿態 信息和內部參數解算出無人機機頭的世界坐標。
【文檔編號】G06T7/00GK104463889SQ201410799115
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】胡天江, 唐鄧清, 沈林成, 方強, 李宏亮, 王勳, 趙述龍, 周典樂, 周晗, 徐寧 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學