[发明专利]一种无人机飞行速度的测量方法及装置

权利要求书

1.一种无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，包括：

S1：获取图像信息，并做灰度化处理，获取图像灰度图；

S2：采用金字塔光流算法获取光流速度，根据所述光流速度和无人机的高度数据获取无人机的飞行速度；

S3：更新图像灰度图，同时判断所述飞行速度是否大于第一阈值；

S4：当所述飞行速度大于第一阈值，转换至块匹配光流算法获取光流速度；反之，继续使用所述金字塔光流算法获取光流速度；

S5：根据步骤S4中所述光流速度和无人机的高度数据获取无人机的飞行速度；

S6：循环步骤S3-S5；

所述步骤S3中的第一阈值由如下公式得出：

V_max＝HWNF_fps/F

其中，V_max为第一阈值；

H为无人机飞行的相对高度值；

W为金字塔光流算法测量的最大宽度；

N为单个像素的宽度；

F_fps为图像频率；

F为图像传感器镜头的焦距值。

2.根据权利要求1所述的无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，所述步骤S4中块匹配光流算法获取光流速度的具体步骤为：

(1)获取前后两帧图像灰度图，从当前帧图像灰度图中随机选取待匹配块；

(2)根据匹配准则从后一帧图像灰度图内搜索与当前帧图像灰度图中所述待匹配块对应的搜索块，并获取所述搜索块相对于所述待匹配块的位置信息变化情况；

(3)进一步基于匹配准则以及所获取搜索块的位置信息找出待匹配块在后一帧图像灰度图中匹配度最好的匹配位置；

(4)根据匹配位置相对于待匹配块的位置信息变化情况得到光流向量，通过差分，获取光流速度。

3.根据权利要求2所述的无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

将所述待匹配块和搜索块分别分割成对应的多个小像素块，分别对应建立以一个小像素块为中心的周围8个方向的搜索区域；

分别获取所述搜索块内所有小像素块与待匹配块中对应的小像素块的8个方向的灰度差值；

将所有小像素块对应的8个方向的灰度差值进行加权平均，得出灰度差值最大的方向，即为匹配位置相对于所述搜索块的偏移方向；

求取所述匹配位置相对于搜索块的水平方向偏移量以及垂直方向偏移量，从而获取匹配位置相对于待匹配块的位置信息变化情况。

4.根据权利要求1所述的无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，所述步骤S2中采用金字塔光流算法获取光流速度的具体步骤为：

对获取的前后两帧图像灰度图进行金字塔分层；

从当前帧图像灰度图中提取特征点；

根据所述当前帧图像灰度图的特征点从后一帧图像中搜索对应的特征点；

根据所述当前帧图像的最顶层图像的特征点和所述后一帧图像的最顶层图像相对应的特征点获取特征点在顶层图像层中的速度；

依次获取所述特征点在分层后其它各图层中的速度，金字塔最底层的图像层中的特征点速度即为光流速度。

5.根据权利要求1所述的无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，步骤S2和S3之间还包括以下步骤：

判断图像频率是否满足预设条件，所述图像频率满足预设条件，则执行步骤S3。

6.根据权利要求5所述的无人机飞行速度的测量方法，其特征在于，所述图像频率不满足预设条件时，还包括以下步骤：

A.更新图像灰度图，并进一步判断所述飞行速度是否大于第二阈值；

B.当所述飞行速度大于所述第二阈值，则使用金字塔光流算法获取光流速度；反之，则使用块匹配光流算法获取光流速度；

C.根据步骤B中所述光流速度和无人机的高度数据获取无人机的飞行速度；

D.循环步骤A-C。