專利名稱：無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法
技術領域：
本發(fā)明屬于視覺導航領域，涉及一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法研究。
背景技術：
無人機(UAV)在軍事上和民用上的作用日趨重要，著陸是它的一個重要部分，現在無人機廣泛采用的著陸系統(tǒng)(ILS)，即需要地面控制臺也需要機載設備，而對于小型無人機，機載設備受到重量和體積的限制，GPS導航的使用具有一定的環(huán)境局限性，所以要求無人機的導航設備采用無源、便于攜帶的傳感器，目前大量使用的是小型慣性導航系統(tǒng)，并輔助與相機或是測高儀。目前的著陸技術主要是基于GPS和測高儀，如UCARS和TALS著陸系統(tǒng)。視覺著陸系統(tǒng)越來越受到人們的關注，因為它只采用相機和必要的視覺處理單元，就能識別出路徑或地面標記，從而引導無人機著陸。本發(fā)明研究如何識別地面標記，并結合無人機的位置及地面標記的圖像，解算出地面標記的位置坐標，為下一步引導無人機著陸作準備。正是為了適合中小型無人機微型化及低成本的特點，具有理論與實用價值。
發(fā)明內容
本發(fā)明研究一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法。解決無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別問題，利用地面目標的顏色及形狀作為識別特征，準確識別地面目標，并結合幾何定位算法，根據無人機的位置及機載相機獲得的地面目標圖像，解算出地面目標的位置坐標。主要內容如下I)地面目標識別2)地面目標位置解算
具體實施例方式主要環(huán)節(jié)的具體設計思路如下 (I)地面目標識別引導無人機著陸的地面目標要求在滿足兩個方面的要求從無人機的各個方向捕捉的影像投影要一致，其次它的顏色與周圍環(huán)境明顯不同。這些決定在選擇無人機著陸地面標記時選擇半圓形狀標記，顏色鮮明如紅色、黃色等，下面以紅色為例說明地面目標識別的方法。步驟1:顏色識別。像素在圖像坐標中的顏色由三個整數表示(IK，IG, Ib)，從0到255。圖像中的每個像素是否屬于紅色受到光線條件、陰影、噪聲的影響，采用濾波的方式識別地面目標顏色，濾波方法如下aIB < Ie ^ 255bIG < Ib < 255(I)
0 < c ^ Ie其中a，b，c為門限值，根據你選擇的地面目標顏色的深淺而定，可反復試驗調整。步驟2 :形狀識別。如果從背景中提取出相同顏色的不同形狀的物體，如何識別出地面的標記？由于形狀不規(guī)則的物體在不同角度、不同距離的目標圖像中的投影是不一樣的，而圓形標記對于平移、旋轉與尺寸具有不變性，所以，連續(xù)的4級地標投影的形狀如果連續(xù)不變，則識別出地標的概率很高，增加投影圖像的級數，則識別的概率更高。即通過圖像的不同時刻運動識別，從而識別地標。(2)地面目標位置解算地面目標的位置可由下面的幾何公式計算Xs7 = Xstic + XsCiB + Xsb = RsibRbic Xcric + RsbX^ib + Xsb(2) = kRs bRb cWct + RsibXc B + Xs8其中k > 0，wf為相機的方向矢量。是歐拉角平移矩陣，S和B分別為局部坐標和載體坐標，Xf是慣導系統(tǒng)的位置估計。通過坐標變換，基于無人機的慣導位置坐標，解算出地面目標的位置坐標。本發(fā)明的優(yōu)點在于，視覺引導無人機著陸，由顏色和形狀識別標記，并結合無人機的慣導系統(tǒng)給出的無人機位置坐標，解算出地面標記的位置坐標，為引導無人機著陸作準備。本研究具有一定的理論和學術價值，具有良好的應用前景。
權利要求
1.一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法。其特征在于(I)解決無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別問題；(2)利用地面目標的顏色及形狀作為識別特征，準確識別地面目標，并結合幾何定位算法，根據無人機的位置及機載相機獲得的地面目標圖像，解算出地面目標的位置坐標，為弓I導無人機著陸做準備。
2.根據權利要求1所述的一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法，其特征在于，利用顏色和形狀這兩個特征識別地面目標。
3.根據權利要求1所述的一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法，其特征在于，基于機載相機獲得的地面目標圖像及無人機位置，采用幾何定位算法，解算地面目標坐標。
全文摘要
本發(fā)明研究一種無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法。解決無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別問題，利用地面目標的顏色及形狀作為識別特征，準確識別地面目標，并結合幾何定位算法，根據無人機的位置及機載相機獲得的地面目標圖像，解算出地面目標的位置坐標。本發(fā)明研究的無人機視覺著陸系統(tǒng)中地面目標識別方法，正是為了適合中小型無人機的微型化及低成本的特點，具有理論與實用價值。
文檔編號B64D45/08GK102991681SQ20121056835
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權日2012年12月25日
發(fā)明者成怡 申請人:天津工業(yè)大學