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基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法與流程

文檔序號:12471483閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于包括以下步驟:

步驟1:采用多幅原始二維圖像進行平面視景拼接,生成模擬視覺場景;

步驟2:根據(jù)模擬視覺場景建立大地坐標系,以及原始二維圖像的平面坐標系;

步驟3:根據(jù)原始二維圖像的比例尺,得到大地坐標系中的坐標與每幅原始二維圖像的平面坐標系中像素點坐標的關系公式(一);

步驟4:根據(jù)無人機的位置信息和姿態(tài)信息,計算無人機當前應該獲取到的視景圖像中,像素點A對應的視覺射線指向模擬視覺場景中的目標點B在大地坐標系中的坐標;

步驟5:根據(jù)關系公式(一)計算得到目標點B在原始二維圖像的平面坐標系中對應的像素點坐標;

步驟6:獲取目標點B所對應像素點的顏色信息,將顏色信息對應錄入無人機當前應該獲取到的視景圖像中,生成無人機的當前視景圖像。

2.如權利要求1所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:在步驟1中,所述多幅原始二維圖像包括一幅在海面上泊有艦艇的中心圖像,其余為復制于一幅僅僅是海面的圖像的復制圖像,復制圖像圍繞中心圖像進行拼接。

3.如權利要求2所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:在步驟2中,以中心圖像的中心點作為原點,以中心圖像上艦艇的艦首方向為x軸方向,以艦艇右側為y軸方向,z軸方向指向地心,建立大地坐標系;原始二維圖像的平面坐標系以原始二維圖像左上角為坐標原點,水平向右為x軸方向,豎直向下為y軸方向。

4.如權利要求3所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:所述關系公式(一)為:

其中x和y分別為地面坐標,i1、j1分別為中心圖像的平面坐標系中像素點的橫、縱坐標,i2、j2分別為復制圖像的平面坐標系中像素點的橫、縱坐標,原始二維圖像以左上角為像素點的坐標原點;k為每米距離對應的原始二維圖像像素數(shù),*是一個取整乘法運算;L、H分別為原始二維圖像的寬度和高度。

5.如權利要求1所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:在步驟4中,先建立無人機的視覺直角坐標系,將大地坐標系原點平移使其與視覺直角坐標系原點重合,形成臨時坐標系,得到目標點B在視覺直角坐標系和臨時坐標系的轉換關系公式(二);再建立無人機的視覺球面坐標系,得到目標點B在視覺直角坐標系與視覺球面坐標系的轉換關系公式(三),結合轉換關系公式(二)得到目標點B在臨時坐標系與視覺球面坐標系的轉換關系公式(四);計算像素點A對應的視覺射線在視覺球面坐標系中的角度,根據(jù)轉換關系公式(四)計算出目標點B在臨時坐標系中的坐標,再根據(jù)臨時坐標系與大地坐標系之間的平移關系計算得到目標點B在大地坐標系中的坐標。

6.如權利要求5所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:所述目標點B在視覺直角坐標系到臨時坐標系的轉換關系公式(二)為:

<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>x</mi> <mi>t</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>y</mi> <mi>t</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>z</mi> <mi>t</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mi>S</mi> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msup> <mi>y</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msup> <mi>z</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>;</mo> </mrow>

其中[xt,yt,zt]T為目標點B在臨時坐標系下的坐標,[x',y',z']T為目標點B在視覺直角坐標系下的坐標;

<mrow> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&psi;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>sin</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&phi;</mi> <mo>-</mo> <mi>sin</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>sin</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&phi;</mi> <mo>+</mo> <mi>sin</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&psi;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>sin</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&phi;</mi> <mo>+</mo> <mi>cos</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>sin</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&phi;</mi> <mo>-</mo> <mi>cos</mi> <mi>&psi;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <mi>sin</mi> <mi>&theta;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>sin</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>cos</mi> <mi>&theta;</mi> <mi>cos</mi> <mi>&phi;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>;</mo> </mrow>

其中θ是俯仰角,ψ是偏航角,φ是滾轉角。

7.如權利要求5所述的一種基于二維圖像的無人機著艦視景模擬方法,其特征在于:所述目標點B在視覺直角坐標系與視覺球面坐標系的轉換關系公式(三)為:

<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mi>r</mi> <mo>&times;</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>d</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>c</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <mi>y</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mi>r</mi> <mo>&times;</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>d</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <mi>z</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mi>r</mi> <mo>&times;</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>d</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>c</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>;</mo> </mrow>

其中c'為像素點A對應的視覺射線在視覺直角坐標系中X’OZ’平面的投影與OX’之間的夾角,d'為像素點A對應的視覺射線與其在視覺直角坐標系中X’OZ’平面的投影之間的夾角,r為模。

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