[发明专利]一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法

权利要求书

1.一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法，其特征在于，在目标降落区表面覆盖设置视觉标识，所述方法包括步骤如下：

无人机的摄像头按一定频率获取俯视图像；

根据所述俯视图像和所述视觉标识确定目标降落区；

确定目标降落区的位置信息并根据该位置信息生成制导指令；

根据所述制导指令控制无人机跟踪目标降落区所在位置；

确定所述无人机与所述目标降落区中心的垂直距离，并在所述垂直距离小于预设阈值时控制无人飞行器降落至目标降落区。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法，其特征在于，所述的识别标志由6个aruco码组成，中间放置一个大的aruco码，在大的aruco码的四个角分别放置4个小的aruco码，还有一个小的aruco码放在大的aruco码的中间位置；大的aruco码用于无人机在较高位置时方便找到目标，四个角上的小的aruco码用于无人机调整自己的位置，中间小的aruco码用于无人机靠近识别标志时的位置精确调整。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法，其特征在于，所述的识别标志用于移动的平台上。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：图像预处理

将摄像头采集的彩色图像转换为灰度图像，之后对灰度图像进行阈值分割、轮廓提取、四边形筛选、透视变换；

步骤二：标志检测与识别

当获得图像预处理后的方形图像后，需要验证其是否为标记图像；

步骤三：相对位置解算

调用opencv中的estimatePoseSingleMarkers()函数解算每一个标记图像的相对位置，会输出由aruco码的四个角的旋转量构成的旋转向量，利用罗德里格斯公式将旋转向量转成旋转矩阵，然后计算欧拉角，之后计算出无人机相对于aruco码的偏移量，然后计算偏航角，最后得出无人机相较于降落板的相对位置。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉的垂直起降无人机动平台自主降落方法，其特征在于，所述步骤二具体的流程为：

(1)对标记进行颜色提取：将得到的方形图像分割为nxn等大小的小方格，然后统计每个小方格内像素值为0和1的数量，若该方格内的像素值为0的数量大于所设定的阈值，那么则认定此方格为黑色方格，否则为白色方格；其次对紧邻轮廓边缘的方格判断其是否都为黑色方格，若是存在黑色方格且其紧邻轮廓边缘的方格也均为黑色方格，则认定此方形图像为候选标记；

(2)提取候选标记内部id矩阵：根据黑白方格的判定原则将提取到的0、1放入内部id矩阵；

(3)根据海明距离得到最终的id编码：通过分别计算4个方向上海明码与当前标记的海明码的海明距离，若有一个海明距离为0，则证明此标记为设定标记，此时的id为最终的id信息；

(4)角点细化：对检测到的标记的4个顶点位置进一步的细化，以亚像素级项点坐标为最终的顶点位置。