[发明专利]目标定位方法及系统

权利要求书

1.一种目标定位方法，其特征在于，包括：

利用飞行器上搭载的相机实时获取所述目标点位于所述相机的像素平面的投影点的位置坐标；

实时获取所述飞行器的飞控数据；

基于所述飞控数据，构建将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的坐标系变换矩阵；

基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标，包括：

利用所述坐标系变换矩阵将所述相机的光心的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系；

利用所述坐标系变换矩阵将所述目标点在所述像素平面的投影点的位置坐标转化到惯性坐标系；以及

基于惯性坐标系下所述相机的光心的Z_I轴坐标和所述投影点的Z_I轴坐标之间的几何关系，计算得到所述目标点在相机坐标系下的图像深度。

3.根据权利要求2所述的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标，还包括：

基于所述图像深度和所述像素平面的投影点的位置坐标，利用所述坐标系变换矩阵将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系。

4.根据权利要求3所述的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，实时定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标，还包括：

将所述目标点的位置坐标从惯性坐标系变换到世界地理坐标系，定位世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标。

5.根据权利要求4所述的目标定位方法，其特征在于，所述图像深度是所述目标点在相机坐标系下的Z_c轴坐标。

6.根据权利要求1所述的目标定位方法，其特征在于，所述飞控数据包括：所述飞行器的位置信息、所述飞行器的姿态信息、云台位置信息和云台姿态信息；

所述飞行器的位置信息包括：惯性坐标系下所述飞行器的位置坐标和云台坐标系下所述飞行器的位置坐标；

所述飞行器的姿态信息包括：所述飞行器的滚转角、所述飞行器的俯仰角和所述飞行器的偏航角；

所述云台位置信息包括：相机坐标系下的云台旋转中心相对于所述相机的光心的平移距离；以及

所述云台姿态信息包括：云台偏航角和云台俯仰角。

7.根据权利要求6所述的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述飞控数据，构建将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的坐标系变换矩阵，包括：

基于所述飞行器的位置信息，构建从惯性坐标系到飞行器地理坐标系的第一变换矩阵；

基于所述飞行器的姿态信息，构建从飞行器地理坐标系到飞行器机体坐标系的第二变换矩阵；

基于所述云台姿态信息和所述飞行器的位置信息，构建从飞行器机体坐标系到云台坐标系的第三变换矩阵；

基于所述云台位置信息，构建从云台坐标系到相机坐标系的第四变换矩阵；

将所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵、所述第三变换矩阵和所述第四变换矩阵相乘，得到第五变换矩阵；

计算所述第五变换矩阵的逆矩阵，得到将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的所述坐标系变换矩阵。

8.根据权利要求3所述的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述图像深度和所述像素平面的投影点的位置坐标，利用所述坐标系变换矩阵将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的计算公式为：

其中，为所述目标点在惯性坐标系下的位置坐标，q为所述目标点在所述像素平面的投影点的位置坐标，为将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的所述坐标系变换矩阵，C^-1为相机内参矩阵的逆矩阵，为齐次矩阵，I为3×3的单位矩阵，λ为所述图像深度。