[发明专利]一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法

说明书

本发明涉及无人机和机器视觉领域，具体是一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，包括以下步骤：(1)设置复合多边形标志；(2)无人机对拍摄的降落区域图像进行预处理；(3)无人机获取二值化边缘信息图像的轮廓信息；(4)无人机对二值化边缘信息图像的轮廓信息进行筛选；(5)无人机计算多边形轮廓的像素长度和中心点坐标；(6)无人机确定轮廓组合方式并识别复合多边形标志；(7)无人机计算其与标志物的相对坐标；(8)无人机降落控制；(9)无人机降落调整。本发明实现了无人机对特定目标的锁定、跟踪和精确的垂直降落等功能。

技术领域

本发明涉及无人机和机器视觉领域，具体是一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，可用于无人机自主降落于固定地点。

背景技术

无人机是一种能够快速实现空中到达的技术平台，其在电力巡检、环境监测、地理遥感、测绘、交通指挥、通讯中继等领域有着广泛的应用。无人机具有使用成本低、技术灵活、不需人员直接到达第一现场等优点，可实现垂直起降、定点悬停、位置锁定、定时定点巡逻等功能。随着无人机应用技术的发展和推广，各应用领域和行业对无人机的技术细节和功能实现都提出了许多深入要求，其中，以摆脱对无人机操控手的人员依赖等实现无人机的全自动化或程序化操作是未来无人机技术发展的重要方向。其中，对无人机自主着陆回收的需求日益增加。

在现有发展的自主降落技术中，大部分的无人机通过卫星定位系统进行定位和导航，也有一部分无人机通过机器视觉方法进行定位和导航。采用卫星定位系统进行定位和导航的无人机其飞行精度和定位精度受卫星定位系统精度和信号强度等因素影响，从而对无人机的定位导航产生较大的精度影响，造成一定的误差，在定点巡查、跟踪、定点起降等功能应用上造成较大的困难和不确定性。民用全球定位系统精度只能达到10米之内，在降落过程中，这个精度无法达到无人机精确降落的要求。采用机器视觉方法进行定位和导航的无人机，其视觉方法的识别受标志物大小、形状、颜色等因素的影响较大，并且容易被外部环境中的相似物体所干扰，导致无人机无法满足实际降落要求。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，旨在解决现有技术中采用卫星定位系统时受到卫星信号强度和数量的影响，定位存在不确定性，可能产生较大误差，无法实现精确起降的问题或者在视觉方法中受标志物自身因素和外部环境干扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，包括以下步骤：

(1)设置复合多边形标志：

卫星定位系统引导无人机进入降落区域上空，在无人机的降落区域设置复合多边形标志，该复合多边形标志由三个中心点重合的正多边形从里向外依次嵌套而成，且相邻正多边形的颜色不同；

(2)无人机对拍摄的降落区域图像进行预处理：

无人机通过机载相机对包括复合多边形标志的降落区域进行拍摄，并通过机载计算机对拍摄的图像进行均值滤波，得到降噪后的降落区域图像；

(3)无人机获取二值化边缘信息图像的轮廓信息：

3a)无人机通过机载计算机对降落区域图像进行边缘检测，得到降落区域的二值化边缘信息图像；

3b)无人机通过机载计算机提取二值化边缘信息图像中包括拐点个数和拐点坐标的轮廓信息并保存；

(4)无人机对二值化边缘信息图像的轮廓信息进行筛选：

无人机通过机载计算机将提取得到的轮廓信息进行筛选，选择出轮廓拐点的个数与复合多边形标志中多边形边数相同的多边形轮廓，得到符合复合多边形标志中三个多边形的多边形轮廓；