[发明专利]低成本无人飞行器移动测量方法及系统

权利要求书

1.一种低成本无人飞行器移动测量方法，其特征在于：设置低成本无人飞行器，低成本无人飞行器的传感器部分由IMU、相机和激光扫描仪组成，移动测量包括以下步骤：

步骤1，根据硬件时间戳，将所有传感器数据进行整合，包括IMU、相机和激光扫描仪三类传感器的数据；

步骤2，在影像数据中提取SIFT特征点，并按照照片采集顺序进行匹配，之后进行增量式运动结构恢复；

步骤3，将IMU与相机位置进行在线标定，并进行IMU数据辅助的光束法平差，得到更加准确的影像外方位元素及任意时间点的系统状态；

设第k张影像的姿态组成的集合为N为状态数量，k为状态序号，第k张影像特征点的三维坐标组成的集合为为第k张影像特征点的特征点数量，j为特征点序号，

为进行IMU数据辅助的光束法平差，定义IMU辅助光束法代价函数如下，

其中，是重投影误差，是IMU测量误差，是重投影误差的权，是IMU测量误差的权，J(x)是代价函数，inertial代表IMU误差部分，visual代表视觉测量部分，

基于IMU辅助光束法代价函数，同时考虑IMU数据与影像数据，将二者融入姿态估计中；

步骤4，将IMU与激光扫描仪位置进行在线标定，并解算出最终的激光点云。

2.根据权利要求1所述低成本无人飞行器移动测量方法，其特征在于：硬件时间同步方式为：无人飞行器的机载控制单元接收IMU输出的信号，并根据预设的数目，在接收到IMU输出的若干信号时，向相机发送曝光指令；并且，机载控制单元依据系统时间向激光扫描仪发送NMEA信号与秒脉冲信号，将激光扫描仪时间与系统时间同步；在采集数据时，机载控制单元采集各传感器数据的同时，记录时间戳，为后续处理做准备。

3.根据权利要求1或2所述低成本无人飞行器移动测量方法，其特征在于：步骤4的实现方式为：首先利用多视立体像对计算出单张影像的深度图像，同时将激光测量值投影到相机平面，比较二者差异，将差异作为代价函数，从而解除IMU与激光扫描仪的相对姿态。

4.一种低成本无人飞行器移动测量系统，其特征在于：设置低成本无人飞行器，低成本无人飞行器的传感器部分由IMU、相机和激光扫描仪组成，该移动测量系统实现的移动测量包括以下步骤：

步骤1，根据硬件时间戳，将所有传感器数据进行整合，包括IMU、相机和激光扫描仪三类传感器的数据；

步骤2，在影像数据中提取SIFT特征点，并按照照片采集顺序进行匹配，之后进行增量式运动结构恢复；

步骤3，将IMU与相机位置进行在线标定，并进行IMU数据辅助的光束法平差，得到更加准确的影像外方位元素及任意时间点的系统状态；

设第k张影像的姿态组成的集合为N为状态数量，k为状态序号，第k张影像特征点的三维坐标组成的集合为为第k张影像特征点的特征点数量，j为特征点序号，

为进行IMU数据辅助的光束法平差，定义IMU辅助光束法代价函数如下，

其中，是重投影误差，是IMU测量误差，是重投影误差的权，是IMU测量误差的权，J(x)是代价函数，inertial代表IMU误差部分，visual代表视觉测量部分，

基于IMU辅助光束法代价函数，同时考虑IMU数据与影像数据，将二者融入姿态估计中；

步骤4，将IMU与激光扫描仪位置进行在线标定，并解算出最终的激光点云。

5.根据权利要求4所述低成本无人飞行器移动测量系统，其特征在于：硬件时间同步方式为：无人飞行器的机载控制单元接收IMU输出的信号，并根据预设的数目，在接收到IMU输出的若干信号时，向相机发送曝光指令；并且，机载控制单元依据系统时间向激光扫描仪发送NMEA信号与秒脉冲信号，将激光扫描仪时间与系统时间同步；在采集数据时，机载控制单元采集各传感器数据的同时，记录时间戳，为后续处理做准备。

6.根据权利要求4或5所述低成本无人飞行器移动测量系统，其特征在于：步骤4的实现方式为：首先利用多视立体像对计算出单张影像的深度图像，同时将激光测量值投影到相机平面，比较二者差异，将差异作为代价函数，从而解除IMU与激光扫描仪的相对姿态。