[发明专利]一种用于无人机着网回收的光学相对测量方法

说明书

本发明公开了一种用于无人机着网回收的光学相对测量方法，它包括下述步骤：(1)对采集到的图像进行高斯滤波；(2)阈值搜索，并对图像进行二值化；(3)利用形态学滤波完成网格的消除；(4)边缘检测，提取9个圆轮廓；(5)输出结果，采用PNP算法实现无人机与移动平台间相对位姿测量。本发明的优点是，本发明提出的着网回收的相对光学测量方法无需无线电、差分卫星、惯导等繁重的设备，而是利用相机采图，对图像进行抗网格处理，从而完成无人机与移动平台之间的相对位姿关系测量，提高了无人机使用的灵活性。

技术领域

本发明属于一种视觉导航方法，具体涉及一种用于无人机着网回收的光学相对测量方法。

背景技术

为了实现无人机和目标场站之间相对位置和姿态的精确测量，当前的主要手段有无线电、差分卫星，并引入惯导，依旧需要地面设备的辅助，同时只适用于目标场站是静态的情况，严重限制了无人机使用的灵活性。

无人机着网回收是在移动平台上敷设回收网，通过对无人机速度和位置的精确控制，使无人机平稳降落至柔性的回收网中，实现无人机的回收。

高空长航时无人机多采用太阳能结合储能电池系统作为动力能源，要求结构质量尽量轻；取消起落架配置，能够满足其减小起飞重量的需求；移动平台下的无人机着网回收满足此类无人机的回收需求。而移动平台下的无人机着网回收是建立在精确地光学相对测量基础上的。

无人机与相机捷联安装在一起，无云台，安装于机腹，前下视成像。相机光轴与铅垂面的夹角为，这样可保证总视场中有视场用于前下视观察，视场用于后下视观察。

选用SUV做移动平台，以某型车为例，车长×宽×高：5980mm×2005mm×2365mm。整个回收网尺寸为6000mm(宽)×5000mm(行进方向)，网面距离合作目标约1450mm；在车顶设计1个合作目标，大小为，为的点阵图案，适用小车与飞机的最远水平距离为20.0m，平飞高度在2m～15m之间，合作目标如图1所示。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于无人机着网回收的光学相对测量方法，能够实现在无人机完成着网回收过程中，在有网格干扰情况下识别合作目标实现无人机与移动平台之间精确地相对位姿测量。

本发明是这样实现的，一种用于无人机着网回收的光学相对测量方法，它包括下述步骤：

(1)对采集到的图像进行高斯滤波；

(2)阈值搜索，并对图像进行二值化；

(3)利用形态学滤波完成网格的消除；

(4)边缘检测，提取9个圆轮廓；

(5)输出结果，采用PNP算法实现无人机与移动平台间相对位姿测量。

所述的步骤一为相机在无人机整个飞行过程中采图，无人机由远及近接近合作目标，合作目标在整个图像中所占的像素比由少及多，利用高斯滤波器对原始图像进行滤波消除噪声，根据目标像素尺度选择合适的高斯核，核的大小与目标的尺度成正相关，保证在模糊线的同时不影响圆心的提取，在OpenCV中可通过函数GaussianBlur进行操作。

所述的步骤二为循环搜索算法通过选择最大阈值和最小阈值，按照一定灰度间距进行搜索，对图像只进行一次阈值的搜索，搜索到合适的阈值后，利用此阈值对当前帧图像进行二值化，将识别到的目标区域转成灰度直方图，利用9个圆占整个目标区域的比例寻找合适的阈值，进行平滑滤波得到阈值，用于下一帧图像的二值化处理。

所述的步骤三为锁定目标区域后，利用形态学运算，先对目标区域进行膨胀，再对目标区域进行腐蚀，从而可以将网格的残余点消除。