[发明专利]一种基于近红外信标的相对位姿测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于近红外信标的相对位姿测量系统，用来测量无人机与清洁装置之间的相对位姿，其特征在于，所述相对位姿测量系统包括：

图像采集装置，用于获取所述清洁装置的图像序列，其中，所述图像采集装置为近红外相机，所述清洁装置包括多个近红外信标，所述图像序列包括多个图像帧；

检测装置，与图像采集装置相连，用于接收所述图像序列的多个图像帧，并检测每一帧图像中的近红外信标特征点；

匹配装置，用于将所述检测装置的近红外信标特征点与根据上一个相对位姿预测的近红外信标特征点进行匹配；以及

输出装置，与所述匹配装置相连，所述输出装置根据所述匹配装置输出的匹配结果对所述无人机与所述清洁装置之间的当前相对位姿进行优化，并输出相对位姿的各个参数。

2.根据权利要求1所述的相对位姿测量系统，其特征在于，所述近红外信标采用不同波段的LED发光二极管。

3.根据权利要求1所述的相对位姿测量系统，其特征在于，所述近红外相机的波段范围介于800nm～1300nm。

4.根据权利要求1所述的相对位姿测量系统，其特征在于，所述近红外信标的数量为4～6，分布式安装于所述清洁装置的本体。

5.根据权利要求1所述的相对位姿测量系统，其特征在于，所述无人机根据所述相对位姿测量系统测量得到的相对位姿，将所述清洁装置送至墙壁、光热板或光伏板表面，并由所述清洁装置的清洁机器人进行自主清洁。

6.一种基于近红外信标的相对位姿测量方法，用来测量无人机与清洁装置之间的相对位姿，其特征在于，所述相对位姿测量方法包括以下步骤：

提供一无人机，所述无人机包括图像采集装置，该图像采集装置为近红外相机；

提供一清洁装置，所述清洁装置包括清洁机器人以及多个近红外信标，其中所述近红外信标固定安装于所述清洁机器人；

获取所述清洁装置的图像序列，该图像序列包括多个图像帧；

检测所述多个图像帧的每一帧图像中的近红外信标特征点；

采用重映射方式对所检测的所述近红外信标特征点以及上一个相对位姿预测的近红外信标特征点进行匹配；以及

根据匹配结果，使用指数映射方式对所述无人机与所述清洁装置之间的当前相对位姿进行参数化，求解高斯-牛顿最小化函数。

7.根据权利要求6所述的相对位姿测量方法，其特征在于，使用自适应阈值检测所述近红外信标，并且满足如下关系式：

其中，上述阈值threshold取决于所述近红外相机的快门速度，I(u,v)代表所述每一帧图像的二维平台，u,v代表二维平台的坐标值。

8.根据权利要求7所述的相对位姿测量方法，其特征在于，上述阈值threshold介于60～170之间。

9.根据权利要求7所述的相对位姿测量方法，其特征在于，使用高斯光滑和组相邻像素算法来提取所述近红外信标特征点，且所述近红外信标的中心点以及中心点坐标分别满足如下关系式：

10.根据权利要求6所述的相对位姿测量方法，其特征在于，使用张正友标定算法对所述近红外相机进行标定，且所述近红外信标的数量为4～6个。