[发明专利]用于利用视觉标记进行监视的系统和方法

说明书

提供了用于在环境中定位无人飞行器(UAV)的系统和方法。所述UAV可以能够辨别环境中的视觉标记和图案。所述UAV可以区分视觉标记与环境中的其他特征。可以用视觉传感器来分析视觉标记以确定UAV在环境中的位置。所述视觉标记可以将指令编码至UAV。

背景技术

诸如无人飞行器(UAV)等飞行器可以用于执行监视、侦查和勘探任务以供军事和民用应用。这样的飞行器可以携带被配置用于执行特定功能的负载(payload)。

当在环境中导航时，典型的UAV可能与外部系统通信。UAV可能在导航信号(诸如来自全球定位软件(GPS)信号的信号)较弱的环境中操作。这可能对UAV的自主导航带来挑战。

发明内容

需要提供一种无需依赖于诸如全球定位软件(GPS)信号等导航传感器的信号强度和可靠性而在环境中导航无人飞行器(UAV)的方法。本文提供了用于在环境中定位和导航UAV的系统和方法。所述系统和方法还提供了向UAV传送方向以供监视和导航用途的能力。可以在环境中提供标记以辅助UAV导航。所述标记可以是视觉标记，其可以允许UAV获得其方位和/或向所述UAV传送指令。

在本公开内容的一方面，一种用于进行环境监视的方法包括在所述环境内定位无人飞行器(UAV)，其中所述定位通过以下方式来确定：使用所述UAV的一个或多个视觉传感器检测具有视觉图案并附着至所述环境内的一个或多个表面的一个或多个视觉标记；以及使用所述UAV的一个或多个传感器来收集所述环境内的视觉图像和/或音频数据，从而进行所述环境监视。

所述环境可以是室内环境。所述环境可以是在其中全球定位系统(GPS)信号不可靠的环境。所述UAV的定位可以包括确定所述UAV在三维空间中的位置。

在一些实施方式中，所述UAV的重量可以小于1000g并且具有不超过100cm的最大尺寸。

所述视觉图案中的形状的顶点可以被检测并用于计算相对于一个或多个视觉标记的定位。所述一个或多个视觉标记可以包括具有包括正方形的视觉图案的带。所述视觉图案可以包括不同颜色的正方形。所述正方形的顶点可以被检测并用于计算所述视觉图案的所述部分的尺寸。

所述方法还可以包括借助于一个或多个处理器，基于所述视觉图案来确定所述UAV在三维坐标系内的位置。所述三维坐标系可以是全局坐标系。所述三维坐标系可以是局部坐标系。

所述方法还可以包括辨别所述视觉图案并由所述UAV基于辨别出的视觉图案来实现响应。

在一些情况下，定位可以包括使用(1)所述UAV机载的所述一个或多个视觉传感器的一个或多个固有特性、(2)视觉标记的已知位置以及(3)由所述UAV机载的所述视觉传感器拍摄的所述视觉标记的图像中的一组点来计算所述UAV相对于所述视觉标记的旋转和位置。

所述一个或多个视觉传感器中的至少一个可以是相机。所述UAV可以在自主移动的同时在所述环境内进行监视。所述UAV的定位可以借助于所述UAV机载的一个或多个处理器而发生。

在一些实施方式中，所述方法还可以包括借助于所述UAV机载的一个或多个传感器来检测障碍物；以及调整所述UAV的飞行方向以避开所述障碍物。

可以借助于红外检测器或雷达检测器来确定定位。

在本公开内容的一方面，一种定位无人飞行器(UAV)的方法可以包括：在所述UAV飞行的同时，借助于所述UAV的一个或多个视觉传感器来捕捉包括视觉标记的图像，所述视觉标记具有视觉图案并附着至所述环境内的表面；计算所述图像中的所述视觉标记的所述视觉图案的至少一部分的尺寸；以及借助于一个或多个处理器，基于所述视觉图案的所述部分的尺寸来确定所述UAV在三维坐标系内的位置。

所述环境可以是室内环境。所述环境可以是全球定位系统(GPS)信号不可靠所在的环境。