本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種飛行器的低功耗特征點圖像定位方法及低功耗特征點圖像定位裝置。

背景技術：

飛行器在定點懸停過程中，因天氣對流、自身槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風力、以及飛行器自身測量精度等帶來的影響，可能會發(fā)生水平位移，從而無法穩(wěn)定懸停。為此，目前常采用光流法確定無人機的懸停，具體地，光流是指空間運動中的物體在觀察成像平面上的像素運動的瞬間速度，光流技術就是利用圖像序列中像素在時間域上的變化及相鄰幀之間的相關性來找到上一幀與當前幀之間存在的對應關系，從而計算出相鄰幀之間物體的運動信息的一種方法，其目的是獲取物體的運動場。然而，光流法依賴于光流傳感器及光流算法，其對圖像質(zhì)量要求高，算法復雜，計算速度慢，因而對硬件要求高，導致成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中飛行器的定點定位方法復雜、裝置成本高的缺陷，提供了一種飛行器的低功耗特征點圖像定位方法及低功耗特征點圖像定位裝置。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種低功耗特征點圖像定位方法，包括：

從飛行器采集兩張圖像；

獲取每張圖像中每個像素點的灰度值；

通過對比所述圖像中相鄰像素點之間的所述灰度值來獲取每張所述圖像的特征像素點；

對比所述兩張圖像之間的所述特征像素點來獲取所述兩張圖像之間的補償位移；以及

基于所述補償位移調(diào)整所述飛行器的位置。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，所述通過對比所述圖像中相鄰像素點之間的所述灰度值來獲取每張所述圖像的特征像素點包括：

選取待對比的像素點及其相鄰的像素點；

分別計算該像素點與它相鄰的像素點之間的灰度值差值，并獲得所述灰度值差值的絕對值之和；以及

若該像素點對應的灰度值差值的絕對值之和大于預設的特征誤差度，則確定該像素點為特征像素點。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，選取待對比的像素點及其相鄰的像素點包括：預設定點精度m，選取與所述待對比的像素點相鄰m個像素點范圍內(nèi)的所有像素點作為該像素點相鄰的像素點。

根據(jù)在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，所述選取待對比的像素點及其相鄰的像素點進一步包括：選取上一個待對比的所述像素點的第m個相鄰的像素點作為此次待對比的像素點。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，對比所述兩張圖像之間的所述特征像素點來獲取所述兩張圖像之間的補償位移包括：

在預設的平移范圍內(nèi)平移第一張圖像的特征像素點；

將第一張圖像的特征像素點及其平移后的特征像素點分別與第二張圖像的特征像素點重疊對比，獲得各自的匹配值；

基于所述匹配值確定所述補償位移。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，所述匹配值z＝i/n*100％，其中i為匹配重疊的所述特征像素點的數(shù)量，n為所有特征像素點的數(shù)量。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，基于所述匹配值確定所述補償位移包括：

若所述匹配值最大的為未平移的特征像素點，則所述補償位移為0；若所述匹配值最大的為平移后的特征像素點，則所述補償位移為該特征像素點的平移范圍。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，在預設的平移范圍內(nèi)平移第一張圖像的特征像素點包括：預設平移量s，對特征像素點在一個平面的x方向平移s個像素點和/或在該平面的y方向平移s個像素點。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位方法中，所述從飛行器采集兩張圖像包括從飛行器采集相鄰的兩幀圖像。

本發(fā)明還提供了一種低功耗特征點圖像定位裝置，包括：

圖像采集單元，用于從飛行器采集兩張圖像；

灰度值獲取單元，用于獲取每張圖像中每個像素點的灰度值；

特征像素點獲取單元，用于通過對比所述圖像中相鄰像素點之間的所述灰度值來獲取每張所述圖像的特征像素點；

補償位移獲取單元，用于對比所述兩張圖像之間的所述特征像素點來獲取所述兩張圖像之間的補償位移；以及

調(diào)整單元，用于基于所述補償位移調(diào)整所述飛行器的位置。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的低功耗特征點圖像定位裝置中，所述特征像素點獲取單元包括：

像素點選取模塊，用于選取待對比的像素點及其相鄰的像素點；

對比系數(shù)獲取模塊，用于分別計算該像素點與它相鄰的像素點之間的灰度值差值，并獲得所述灰度值差值的絕對值之和；以及

對比模塊，用于在該像素點對應的灰度值差值的絕對值之和大于預設的特征誤差度時，確定該像素點為特征像素點。

實施本發(fā)明具有以下有益效果：采用上述飛行器的低功耗特征點圖像定位方法，可在懸停的飛行器發(fā)生漂移時，迅速回調(diào)飛行器的位置，使其精確定位于水平面上，實現(xiàn)穩(wěn)定懸停。且，該方法中，特征像素點的確定方法以及補充位移的確定方法均相對簡單，計算量少，易于實現(xiàn)，當前大部分dsp芯片即能滿足此方法的要求，從而降低了對設備的要求，降低了低功耗特征點圖像定位裝置的成本。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種飛行器的低功耗特征點圖像定位方法的流程圖；

圖2是圖1中步驟s300的流程圖；

圖3是m取值為1時相鄰像素點的選取示意圖；

圖4是m取值為2時相鄰像素點的選取示意圖；

圖5是依據(jù)定點精度m選取待對比的像素點的示意圖；

圖6是示例的標有特征像素點的第一張圖像；

圖7是示例的標有特征像素點的第二張圖像；

圖8是圖1中步驟s400的流程圖；

圖9依據(jù)本發(fā)明另一實施例的一種飛行器的低功耗特征點圖像定位裝置的框圖；

圖10是圖9中特征像素點獲取單元的框圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，圖1示出了依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種飛行器的低功耗特征點圖像定位方法的流程圖，該飛行器包括但不限于無人機，上述方法包括：步驟s100、從飛行器采集兩張圖像；步驟s200、獲取每張圖像中每個像素點的灰度值；步驟s300、通過對比圖像中相鄰像素點之間的灰度值來獲取每張圖像的特征像素點；步驟s400、對比兩張圖像之間的特征像素點來獲取兩張圖像之間的補償位移；以及步驟s500、基于補償位移調(diào)整飛行器的位置。

采用上述飛行器的低功耗特征點圖像定位方法，可在懸停的飛行器發(fā)生漂移時，迅速回調(diào)飛行器的位置，使其精確定位于水平面上，實現(xiàn)穩(wěn)定懸停。且，該方法中，特征像素點的確定方法以及補充位移的確定方法均相對簡單，計算量少，易于實現(xiàn)，當前大部分dsp芯片即能滿足此方法的要求，從而降低了對設備的要求，降低了實現(xiàn)成本。

具體地，步驟s100中，當飛行器懸停并不做任何操作時，采用設于飛行器上的攝像頭或攝像機定點采集兩張圖像。例如，攝像頭每20毫秒獲取一張黑白顏色圖像，即每秒50幀，幀數(shù)足夠大以保證每幀圖像之間位移是比較小的。再從獲取的多幀圖像中提取兩張圖像，這兩張圖像之間的時間間隔可根據(jù)實際情況設置，如20毫秒、100毫秒等，時間間隔不宜過大，確保兩張圖像之間的位移足夠??；例如，實際操作中可采集相鄰的兩幀圖像。圖像尺寸為500*500，總像素點為250000個。

步驟s200中，獲取步驟s100中采集的兩張圖像的每個像素點的灰度值，并將它們分別存入兩個二維數(shù)組中。

參見圖2，在本發(fā)明的一具體實施方式中，步驟s300進一步包括：步驟s310、選取待對比的像素點及其相鄰的像素點；s320、分別計算該像素點與它相鄰的像素點之間的灰度值差值，并獲得灰度值差值的絕對值之和；以及步驟s330、若該像素點對應的灰度值差值的絕對值之和大于預設的特征誤差度，則確定該像素點為特征像素點。

根據(jù)飛行器使用環(huán)境的不同、以及操作者對懸停精度的要求不同，可預先設置參量：定點精度m和特征誤差度l，以滿足不同需要和要求的低功耗特征點圖像定位，例如，定點精度m可在1-10的范圍內(nèi)取值，特征誤差度l與灰度值相關，可在0-255的范圍內(nèi)取值。

步驟s310中，可基于預設的定點精度m來選取與待對比的像素點相鄰的像素點，例如選取與待對比的像素點相鄰m個像素點范圍內(nèi)的所有像素點作為該待對比像素點相鄰的像素點。參見圖3，圖3示出了m取值為1時相鄰像素點的選取示意圖，若此時待對比的像素點為a，則選取與a相鄰1個像素點的所有像素點作為a相鄰的像素點，即a1～a4。又參見圖4，圖4示出了m取值為2時相鄰像素點的選取示意圖，若此時待對比的像素點為b，則選取與b相鄰2個像素點的所有像素點作為b相鄰的像素點，即b1～b12。m為其它取值時相鄰像素點的選取以此類推，此處不再一一贅述。

步驟s310中，還可基于預設的定點精度m來選取待對比的像素點，即選取上一個待對比的像素點的第m個相鄰的像素點作為此次待對比的像素點。參見圖5，圖5示出了依據(jù)定點精度m選取待對比的像素點的示意圖，圖中m取3，數(shù)字1表示第1個待對比的像素點，例如可從圖像的右上角邊緣選取一個像素點作為第1個待對比的像素點。可選取第1個待對比的像素點的右側(cè)第m個(即第3個)相鄰的像素點作為第2個待對比的像素點，用數(shù)字2表示。第3個待對比的像素點以此類推，選取第2個待對比的像素點的右側(cè)第3個相鄰的像素點作為第3個待對比的像素點，用數(shù)字3表示。若向右選取到邊緣，則換至下一行，即換至第1個待對比的像素點的下側(cè)相鄰的第3個像素點，用數(shù)字4表示此次選取的第4個待對比的像素點，后續(xù)以此類推，直至整張圖像選取完畢為止。

以下將以m＝1來詳細闡述步驟s320和步驟s330。參見圖3，當m＝1時，選取待對比的像素點a及其相鄰的像素點a1～a4，這些像素點對應的灰度值分別為h、以及h1～h4，則該像素點與其相鄰的各個像素點的灰度值差值的絕對值之和若c大于預設的特征誤差度l，則確定該像素點為特征像素點。該像素點判斷結束后，選取下一個待對比的像素點，繼續(xù)判斷是否為特征像素點，直至在整個圖像選取結束，最終獲得這張圖像的所有特征像素點，圖6和圖7分別示出了示例的標有特征像素點的第一張圖像和標有特征像素點的第二張圖像，其中深黑色的像素點為特征像素點。

參見圖8，在本發(fā)明的另一具體實施方式中，步驟s400進一步包括：步驟s410、在預設的平移范圍內(nèi)平移第一張圖像的特征像素點；步驟s420、將第一張圖像的特征像素點及其平移后的特征像素點分別與第二張圖像的特征像素點重疊對比，獲得各自的匹配值；以及步驟s430、基于匹配值確定補償位移。

具體地，步驟s410中，首先預設平移量s，s可在1～10個像素點范圍內(nèi)取值，上述平移包括對第一張圖像中的所有特征像素點在一個平面的x方向平移s個像素點和/或在該平面的y方向平移s個像素點，其中x方向和y方向均包括正方向和負方向。為闡述方便，可用(xe，ye)表示平移范圍，若s＝1，則平移范圍包括：(1,1)、(1,0)、(1，-1)……(-1，-1)。

步驟s420中，匹配值z＝i/n*100％，其中i為兩張圖像重疊對比中能夠?qū)崿F(xiàn)匹配重疊的特征像素點的數(shù)量，n為所有特征像素點的數(shù)量。以圖6和圖7為例，所有特征像素點的數(shù)量n＝20，并取s＝1。未平移時(即平移范圍為(0,0))，第一張圖像與第二張圖像之間的匹配值z＝45％；平移范圍為(-1,1)時，z＝20％；平移范圍為(0,-1)時，z＝20％；平移范圍為(1,0)時，z＝100％……依次計算獲取各個匹配值。從中得出，平移范圍為(1,0)時匹配值最大，則該平移范圍為補償位移，即按照x正方向平移一個像素，y方向不變的補償位移調(diào)整飛行器。若匹配值最大的為未平移的特征像素點，則補償位移為(0,0)，維持飛行器不動。

在本發(fā)明的一個具體示例中，采集的圖像的尺寸為500*500，總像素點為250000個，m＝3，s＝1，則特征像素點最多總共需計算27777個像素點。其中，每個像素點在判斷是否為特征像素點時需計算加法4次，在確定補償位移時需對比9次，加上讀寫點操作等指令數(shù)大約為400k，每秒計算50張圖片，即每秒總計算次數(shù)為20m，計算過程簡單，所需時間短，大部分dsp芯片能夠滿足此算法要求，達到低功耗低運算要求的目的，降低了成本。

參見圖9，本發(fā)明還提供了一種飛行器的低功耗特征點圖像定位裝置100，該低功耗特征點圖像定位裝置100包括：圖像采集單元110，用于從飛行器采集兩張圖像；灰度值獲取單元120，用于獲取每張圖像中每個像素點的灰度值；特征像素點獲取單元130，用于通過對比圖像中相鄰像素點之間的灰度值來獲取每張圖像的特征像素點；補償位移獲取單元140，用于對比兩張圖像之間的特征像素點來獲取兩張圖像之間的補償位移；以及調(diào)整單元150，用于基于補償位移調(diào)整飛行器的位置。

在本發(fā)明的一具體實施方式中，參見圖10，特征像素點獲取單元130包括：像素點選取模塊131，用于選取待對比的像素點及其相鄰的像素點；對比系數(shù)獲取模塊132，用于分別計算該像素點與它相鄰的像素點之間的灰度值差值，并獲得灰度值差值的絕對值之和；以及對比模塊133，用于在該像素點對應的灰度值差值的絕對值之和大于預設的特征誤差度時，確定該像素點為特征像素點。

本發(fā)明中任意低功耗特征點圖像定位裝置的細節(jié)方案已在上述低功耗特征點圖像定位方法中描述，該低功耗特征點圖像定位裝置可實施上述任意一種低功耗特征點圖像定位方法，此處可部分或全部引用以上關于低功耗特征點圖像定位方法的闡述，在此不再贅述。

可以理解的，以上實施例僅表達了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制；應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，可以對上述技術特點進行自由組合，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍；因此，凡跟本發(fā)明權利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應屬于本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。