一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于導(dǎo)航方法，具體涉及一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法。它包括：步驟一：攝像機(jī)探測(cè)；步驟二：特征點(diǎn)提??；步驟三：坐標(biāo)變換；步驟四：歸一化；將旋轉(zhuǎn)后的特征點(diǎn)坐標(biāo)歸一化到實(shí)際攝像機(jī)坐標(biāo)；步驟五：計(jì)算真實(shí)坐標(biāo)；步驟六：計(jì)算速度和位移；先計(jì)算位移，然后用位移對(duì)時(shí)間做微分得到速度。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的有益效果是，提出了一種利用慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航技術(shù)，該方法可以完全利用被動(dòng)信息提供載體運(yùn)動(dòng)速度信息，具有隱蔽性好、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】-種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)航方法，具體涉及一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高飛行器導(dǎo)航的隱蔽性，視覺導(dǎo)航得到了廣泛深入的研究，主要的實(shí)現(xiàn)方 法包括光流法和基于特征點(diǎn)的方法兩種。由于光流法容易受到光照變化的影響，因此，當(dāng)前 更多的視覺導(dǎo)航方法主要是基于特征點(diǎn)的方法。
[0003] 當(dāng)前基于特征點(diǎn)的視覺導(dǎo)航方法多通過特征點(diǎn)匹配關(guān)系求解前后峽圖像間的旋 轉(zhuǎn)矩陣R、平移矢量T。該種方法簡(jiǎn)單且運(yùn)算速度快，但是受到光照變化、多解的模糊性等 問題，其精度較低。而且，由于待求解的運(yùn)動(dòng)參數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矢量T中共有12個(gè)未 知數(shù)，因此，理論上至少需要4個(gè)不共線的匹配點(diǎn)才能得到運(yùn)動(dòng)參數(shù)，其實(shí)用性受到一定限 制。
[0004] 通常情況下，攝像機(jī)和慣性器件是飛行器的標(biāo)準(zhǔn)配置，本專利針對(duì)無攝像機(jī)穩(wěn)定 平臺(tái)的攝像機(jī)一飛行器安裝方式提出了一種采用慣性器件輔助進(jìn)行視覺導(dǎo)航的方法。該方 法構(gòu)建了相鄰峽間特征點(diǎn)坐標(biāo)變化與飛行器姿態(tài)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過慣性器件輸出得到 該旋轉(zhuǎn)關(guān)系作為求解的已知條件，進(jìn)而得到相鄰時(shí)間間隔內(nèi)飛行器的飛行速度和位移。在 具體實(shí)現(xiàn)方法上，本專利采用了傾斜投影下的特征點(diǎn)坐標(biāo)變換方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法。
[0006] 本發(fā)明是該樣實(shí)現(xiàn)的；一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法，包括下述步驟：
[0007] 步驟一：攝像機(jī)探測(cè)
[0008] 用攝像機(jī)采集圖像，采集的圖像為飛行器垂直向下的圖像，采集的圖像為灰度圖， 采集過程持續(xù)進(jìn)行，本步驟得到一系列連續(xù)的灰度圖像，
[0009] 步驟二：特征點(diǎn)提取
[0010] 步驟立；坐標(biāo)變換
[0011] 對(duì)步驟二中得到的特征點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)變換，將原始圖像中的特征點(diǎn)變換到水平投影 下，
[0012] 步驟二中的特征點(diǎn)包含橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)兩個(gè)有效數(shù)據(jù)，用（Xa，y。）表示，
[0013] 用下述公式進(jìn)行坐標(biāo)變換
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法，其特征在于，包括下述步驟： 步驟一：攝像機(jī)探測(cè) 用攝像機(jī)采集圖像，采集的圖像為飛行器垂直向下的圖像，采集的圖像為灰度圖，采集 過程持續(xù)進(jìn)行，本步驟得到一系列連續(xù)的灰度圖像， 步驟二：特征點(diǎn)提取 步驟H ;坐標(biāo)變換 對(duì)步驟二中得到的特征點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)變換，將原始圖像中的特征點(diǎn)變換到水平投影下， 步驟二中的特征點(diǎn)包含橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)兩個(gè)有效數(shù)據(jù)，用（X。，y。）表示， 用下述公式進(jìn)行坐標(biāo)變換
其中X。、y。為特征點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，f為攝像機(jī)的焦距，X"y" a為變換后的橫 坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，f"為變換后的攝像機(jī)等效焦距，R為攝像機(jī)的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，該姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩 陣通過導(dǎo)航解算得到，可W表示為
步驟四；歸一化 用下述公式將旋轉(zhuǎn)后的特征點(diǎn)坐標(biāo)歸一化到實(shí)際攝像機(jī)坐標(biāo)
其中X"。、7"。和f"為步驟H計(jì)算得到的結(jié)果，X' g、y'。為歸一化之后的特征點(diǎn) 坐標(biāo)， 步驟五；計(jì)算真實(shí)坐標(biāo) 用下述公式計(jì)算真實(shí)坐標(biāo)
其中，ri?rg為步驟H中姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣R的元素，U。和V。是攝像機(jī)焦點(diǎn)的坐標(biāo)，該坐


標(biāo)值為攝像機(jī)的固有參數(shù)；X'。和y'。是步驟四得到的特征點(diǎn)的坐標(biāo)，f；和fy分別為橫 坐標(biāo)和縱坐標(biāo)方向的焦距，7=^^^^， 本步驟得到真實(shí)坐標(biāo)xD和yn， 步驟六：計(jì)算速度和位移 用下述公式計(jì)算速度和位移 A X二XiD-X^n A y二yiLy,。 其中，xA X2\ yi"和ys"均為步驟五計(jì)算得到的坐標(biāo)數(shù)值，其中Xi"和yi"表示上一峽計(jì) 算得到坐標(biāo)，Xs"和72"表示本峽計(jì)算得到坐標(biāo)，本步驟得到的是位移A X和A y，用位移對(duì) 時(shí)間做微分得到的就是速度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種慣性器件輔助的視覺導(dǎo)航方法，其特征在于：所述的步驟 二采用harris方法提取圖像中灰度的突變點(diǎn)作為特征點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01C21/24GK104422445SQ201310384423
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】徐超, 宋雅蘭, 馬春艷, 陳明剛, 馬曉磊, 馬小艷 申請(qǐng)人:北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所