[发明专利]基于级联分类器的高空无人机着陆标志识别方法

说明书

本发明涉及无人机自主着陆引导技术，为提出受高度影响小的无人机着陆引导方法，本发明，基于级联分类器的高空无人机着陆标志识别方法，1)操纵无人机至着陆点附近；2)获取图像：采集图像；3)使用基于哈尔Harr特征的级联分类器对图像进行着陆标志检测；4)判断是否有着陆标志存在，如没有，进行步骤5)；如存在，则进行步骤8)；5)使用基于局部二值模式LBP特征的级联分类器对图像进行着陆标志检测；6)判断是否有着陆标志存在，如没有，进行步骤7)；如存在，则进行步骤8)；7)调整无人机姿态，进行步骤2)；8)操纵无人机下降高度，进行着陆。本发明主要应用于无人机自主着陆场合。

技术领域

本发明涉及无人机自主着陆引导技术，尤其涉及基于级联分类器的高空无人机着陆标志识别方法。

背景技术

由于无人机着陆时要求姿态和速度稳定在一定范围内，进行自动着陆时应用机器视觉算法，对着陆过程中拍摄的特定着陆图像标志进行处理，得到无人机的姿态和方位，从而引导无人机安全着陆。相比传统着陆方式，基于机器视觉的方式精度高、成本低、抗干扰能力强等优点。

常用的基于视觉的着陆导引技术使用基于标志检测的原理，待检测标志一般采用较为简单的着陆目标图像，如三角形、“H”型的着陆目标图像。对与无人机固连的摄像机拍摄图像进行处理时，基于透视投影模型，得到着陆标志特征点在图像上的映射点，进而进行无人机位姿估计，引导无人机安全着陆到目标图像指示位置。

传统基于标志检测的着陆导引技术受无人机高度影响，有时无法准确识别到着陆标志，受随机着陆地点地形及环境因素影响，现有的导航技术只能将无人机引导到着陆地点的一定高度处，无法准确识别到着陆标志会影响到无人机飞行效率，严重时威胁到飞行安全。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出受无人机高度影响小、基于机器视觉的无人机着陆标志识别方法。为此，本发明采取的技术方案是，基于级联分类器的高空无人机着陆标志识别方法，步骤如下：

1)操纵无人机至着陆点附近；

2)获取图像：在当前高度，利用与无人机固连的摄像机，采集图像；

3)使用基于哈尔Harr特征的级联分类器对图像进行着陆标志检测；

4)判断是否有着陆标志存在，如没有，进行步骤5)；如存在，则进行步骤8)；

5)使用基于局部二值模式LBP特征的级联分类器对图像进行着陆标志检测；

6)判断是否有着陆标志存在，如没有，进行步骤7)；如存在，则进行步骤8)；

7)调整无人机姿态，进行步骤2)；

8)操纵无人机下降高度，进行着陆。

还包括对步骤3)、步骤5)中所述级联分类器进行训练的步骤如下：

(1)获取无人机高度；

选取一平坦区域，放置着陆标志，按识别采集高度要求，控制无人机到离着陆标志指定高度处并保持高度，通过高度传感器，获取无人机高度；

(2)判断高度是否小于高度阈值；

将无人机当前高度与高度阈值比较，如大于高度阈值，返回步骤(1)；否则，继续进行步骤3)；

(3)获取图像；

在当前高度，改变无人机姿态，利用与无人机固连的摄像机，在不同采集姿态处拍摄一段包含视觉着陆标志的视频；

(4)构建样本数据库；

以一定的时间间隔选取步骤(3)得到视频中的图像，在图像中以等宽高像素截取着陆标志，形成正样本图像集合；以同样的等宽高像素随机截取不包含着陆标志的图像，形成负样本图像集合；