[发明专利]系留式升空平台图像定位解算方法

权利要求书

1.一种系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：针对旋翼无人机，在旋翼的合适位置安装多个近红外光源，并使得所有近红外光源的安装位置所形成区域的外截形状为梯形，由此，形成梯形形状的四点定标光源；

步骤2：旋翼无人机升空后，地面升降支架上安置的摄像机监测所述四点定标光源，其中，所述摄像机根据所述近红外光源安装有相应频段的窄带滤光片，由此摄像机获取到梯形形状的四点定标光源的光斑图像；

步骤3：根据光斑图像中的图像像素统计极大值V_max和图像像素的统计平均值V_mean，确定图像分割阈值；

步骤4：根据图像分割阈值进行图像二值化分割；

步骤5：对二值化分割图像进行区域生长；

区域生长的基本思想是将具有相似性质的像素集合起来构成区域集合，该区域集合内包含的所有像素点均为生长点；

步骤6：根据生长点进行梯形拟合；具体包括：

步骤61：针对区域集合内包含的所有生长点，剔除生长出的干扰点；

步骤62：对于经过干扰剔除后的生长点，寻找这些生长点的最小外接圆；

步骤63：得到求取的最小外接圆上的四个生长点；

步骤64：判断该四点形成的图形，是否满足一组对边平行，一组对边不平行的条件；如满足该条件，则梯形拟合成功，进入接下来的计算；

如果不满足条件则退出进入下一帧图像的计算，重复步骤5-步骤64，直至梯形拟合成功为止；

步骤7：根据拟合的梯形端点进行平台定位及定向；

将拟合到的四个光斑点进行凸包检测，凸包是包围物体最外层的一个凸集，检测到的凸包形状应为梯形，返回连续凸包点序列；

根据连续凸包点序列的位置，计算梯形四条边的斜率，根据斜率确定梯形的两条平行边和两条斜边；计算对角点形成的对角线交点，即为升空平台定位点；计算与两条平行边的垂直并指向短边的方向，即为升空平台方向。

2.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述旋翼无人机包括：四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机。

3.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述近红外光源数量根据需要进行选择。

4.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述近红外光源数量至少为4个。

5.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述近红外光源的安装参数为：在旋翼的四个电机支架底部安装四个波长780nm-920nm近红外光源。

6.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述分割参数a取值为0.7。

7.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，所述步骤61中通过RANSAC方法剔除生长出的干扰点。

8.如权利要求1所述的系留式升空平台图像定位解算方法，其特征在于，步骤5的具体实现为：在二值化分割图像的分割区域内，在一帧图像中，以任意一个像素点作为基准点，将该基准点位置作为目标生长的起始点，再通过邻域像素的相似性判断，将基准点邻域内与基准点有相同或相似性质的像素合并到基准点所在的区域中；然后，将区域中新合并的像素位置作为新的基准点继续进行邻域像素的相似性判断，直到没有满足条件的像素可被包括进来，由此形成一个像素点的区域集合，该区域集合内包含的所有像素点均为生长点。