[发明专利]一种无人机自动探索视频画面中兴趣点的方法及系统

权利要求书

1.一种无人机自动探索视频画面中兴趣点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据实时预设影像中标记的预设兴趣点，生成包含有预设兴趣点所在的画面坐标系的坐标位置、待探索无人机（14）的期望高度、待探索无人机云台（15）俯仰角度的预设信息，且将预设信息传输给待探索无人机（14）；

步骤S2：根据包含有待探索无人机云台（15）的相机参数、相机变焦放大倍数的预设参数，计算预设视场角度，且记录包含有待探索无人机（14）GPS/RTK的相对高度、待探索无人机云台（15）的俯仰角度、待探索无人机（14）在大地坐标系的航向角以及经纬度的预设值，进而根据预设视场角度、预设值生成预设数据；

步骤S3：根据预设数据计算待探索无人机（14）相对坐标系中的位置坐标，根据位置坐标进行预设兴趣点的坐标转换，形成预设兴趣点相对待探索无人机（14）的真实坐标，同时计算预设兴趣点与预设光心之间的俯仰角和偏航角；

步骤S4：根据俯仰角和偏航角调整待探索无人机（14）的航向、待探索无人机云台（15）的俯仰角，进而记录以预设兴趣点为中心向四周扩散预设范围的影像数据，进而计算预设兴趣点的第一经纬坐标；

步骤S5：根据预设信息计算待探索无人机（14）与预设兴趣点的水平距离，进而根据第一经纬坐标、水平距离计算最终探索位置的第二经纬坐标；

步骤S6：使待探索无人机（14）飞向第二经纬坐标位置，进而将影像数据与移动后的无人机云台（15）的实时影像进行特征点匹配，判断误差是否处于预设范围；

步骤S7：若是，则探索完成，返回预设位置，若否，则返回步骤S2，重新进行预设兴趣点探索；

其中，计算预设视场角度的方法为：

步骤S20：根据待探索无人机云台15的相机参数和相机变焦放大倍数计算水平视场角度：

；

步骤S21：根据待探索无人机云台（15）的相机参数和相机变焦放大倍数计算垂直视场角度：

；

其中，根据预设数据计算待探索无人机（14）相对坐标系中的位置坐标的方法为：

步骤S3000：根据水平视场角度、垂直视场角度、待探索无人机云台（15）的俯仰角、无人机（14）高度，计算预设影像中地面投影范围的四个顶点在图像坐标系中的坐标；

步骤S3001：根据四个顶点在图像坐标系中的坐标，计算在以待探索无人机（14）为原点的相对坐标系中的坐标；

其中，计算预设影像中地面投影范围的四个顶点在图像坐标系中的坐标的方法为：

步骤S300：计算第一角度：，其中，为圆周率，为待探索无人机云台（15）的俯仰角；

步骤S301：计算第二角度：；

步骤S302：在，且时，计算轴最远值：

，

其中，为无人机（14）相对高度，且计算轴最近值：

；

步骤S303：计算第三角度：，计算第四角度：，计算第五角度：

，计算第六角度：

；

步骤S304：计算轴最远值：

，计算轴最近值：

；

步骤S305：计算预设影像中地面投影范围的四个顶点在图像坐标系中的坐标：、、、；

其中，计算形成预设兴趣点相对待探索无人机（14）的真实坐标的方法为：

步骤S306：计算图像坐标系中的坐标到无人机（14）相对坐标系中的坐标的单应性矩阵H：

，

将上面的矩阵展开成方程的形式：

步骤S307：根据单应性矩阵H，将预设兴趣点在图像坐标系中的坐标转换到待探索无人机（14）的相对坐标系中，形成预设兴趣点相对待探索无人机（14）的真实坐标：；其中，为预设兴趣点在图像坐标系中的坐标；

其中，计算预设兴趣点与预设光心之间的俯仰角和偏航角的方法为：

步骤S30：计算预设兴趣点与预设光心之间的俯仰角：

步骤S31：计算预设兴趣点与预设光心之间的偏航角：

；

其中，计算预设兴趣点的第一经纬坐标的方法为：

步骤S40：将预设兴趣点的相对坐标系转换为大地坐标系：

，

其中，为待探索无人机（14）的航向角；

步骤S41：将大地坐标系转化为第一经纬坐标：

，

中，为待探索无人机（14）当前的GPS坐标，为地球半径；

其中，计算最终探索位置的第二经纬坐标的方法为：

步骤S50：计算待探索无人机（14）与预设兴趣点的水平距离：

；

步骤S51：计算预设兴趣点与待探索无人机（14）的距离：

；

步骤S52：计算最终探索位置与待探索无人机（14）的距离：

，

计算与的比例：

；

步骤S53：计算最终探索位置相对待探索无人机（14）的位置：

，。