[发明专利]一种基于视觉着陆的四旋翼飞行器及控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉着陆的四旋翼飞行器控制方法，其特征在于，所述基于视觉着陆的四旋翼飞行器控制方法包括：

步骤一，将一个区域内的所有角点转换成一个单值角点，指定四旋翼飞行器着陆进场方向和获取四旋翼飞行器空间点到像素点坐标；

步骤二，求解出机体系与摄像头系的变换关系后，通过视觉模式下的姿态与位置转换算法和视觉着陆控制算法解算出四旋翼飞行器的姿态和位置。

2.如权利要求1所述的基于视觉着陆的四旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，步骤一，具体包括：

1)构建视觉识别标志：

采用以两个纯黑色实心等边三角形组成，背景为白色纸的标志，用于识别图像用的特征；

2)角点检测：通过改进Harris角点算法进行检测角点；

3)标志图像识别：由改进Harris算法，识别出标志图像的6个特征角点，判定标志图像。

3.如权利要求2所述的基于视觉着陆的四旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，步骤2)角点检测具体包括：

(1)首先求得梯度矩阵M，通过水平和数值差分算子对图像的所有像素点进行滤波，得到的灰度值在x方向，y方向的梯度I_x、I_y构成梯度矩阵M：

由上式得到，假如一个像素点的I_x和I_y都很大，表明该像素点为一个角点；

(2)采用大小为3×3的高斯滤波器对矩阵M中的元素滤波，高斯算子公式：

联立和得到平滑处理后的矩阵M：

(3)定义角点响应函数，如下式；

R＝det(G(M))-k*trace²(G(M))；

det(G(M))和trace(G(M))为分别表示矩阵M的行列式和迹，k＝0.04-0.06为经验参数；k为固定值；定义新的响应函数：

(4)若公式中的cim矩阵同时满足条件，则认为是角点。

4.如权利要求3所述的基于视觉着陆的四旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，步骤(4)中满足条件包括：

(a)cim函数值大于某一阈值tresh；

(b)当前响应点是邻域内的局部极大值；

由(a)判断条件得到，最后输出的Harris角点值和阈值tresh的选取有关，选择适当的阈值后，存在许多Harris角点群；

由(b)判断条件得到，在许多Harris角点群中做极大值筛选得到一个角点输出；通过改进的滤波器，到某个Harris角点附近的其他角点位置，计算几何中心后输出一个单角点；写成如下公式：

式中，S_Harris(x,y)即为最终的Harris角点输出，Harris_Corners(i)即为得到的Harri角点群。

5.如权利要求2所述的基于视觉着陆的四旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，步骤3)标志图像识别中，6个角点中相邻的角点会组成3个不同数值的10段距离，并且这三个距离刚好组成一个直角三角形；标志图像判定条件包括：

6个相邻角点计算得到的10段距离中，只有3个不同的值a,b,c，且a＜b＜c；

a,b,c构成三角形且满足a²+b²＝c²，即a,b,c组成直角三角形。