[发明专利]一种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统

摘要

本发明公开了一种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统。本发明包括紫外光源信标模块、双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块；紫外光源信标模块设置在着陆平台上，双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块设置在无人机上，无人机通过双通道成像模块对紫外光源信标模块进行成像，然后通过数据处理模块对成像数据进行处理，数据发送模块将部分数据处理模块结果传送给无人机飞控系统，将剩余处理结果传送给数据存储模块进行存储。本发明首次将日盲区紫外成像技术用于无人机自主着陆引导，实现了基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导。 1

主权项

1.一种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统，其特征在于包括紫外光源信标模块、双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块；紫外光源信标模块设置在着陆平台上，双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块设置在无人机上，无人机通过双通道成像模块对紫外光源信标模块进行成像，然后通过数据处理模块对成像数据进行处理，数据发送模块将部分数据处理模块结果传送给无人机飞控系统，将剩余处理结果传送给数据存储模块进行存储；所述的双通道成像模块包括成像透镜、分光镜、反光镜、紫外滤光片、自动光圈单元、自动调焦单元、可见光成像单元、日盲区紫外成像单元；自动光圈单元用于调节可见光通道的进光量，保证曝光适度；自动调焦单元用于调节成像透镜的位置，从而得到清晰的图像；可见光成像单元用于得到着陆平台位置周边的彩色影像；日盲区紫外成像单元前设置有紫外滤光片，用于滤除日盲区紫外波段以外的杂散光，得到紫外信标点在日盲区紫外成像单元的图像；所述数据处理模块包括图像处理单元和位姿信息求解单元；图像处理单元分别对日盲区紫外成像单元成像和可见光成像单元成像进行处理，其中对日盲区紫外成像单元成像进行灰度级变换、自适应阈值分割和数学形态学变换处理，处理得到信标点的清晰图像，然后将信标点的坐标数据传送给位姿信息求解单元；同时将处理后的日盲区紫外成像单元成像和可见光成像单元成像进行融合叠加，然后将叠加的视频数据传送给数据存储模块；图像处理单元中对信标点坐标信息的提取包括以下步骤：步骤s1.对10个信标点进行捕捉和锁定，保证信标点处于视场中间的位置；步骤s2.通过灰度级变换，提高日盲区紫外成像单元成像的灰度级动态范围；步骤s3.通过自适应阈值分割或手动设置阈值，进行二值化处理，滤除杂散光以及光子噪声，提取紫外光源组成的信标点；步骤s4.通过数学形态学变换，包括膨胀以及腐蚀，滤除光子噪声，得到n个光斑，光斑即为n个信标点分别成的像；步骤s5.通过灰度重心法提取n个光斑的中心，设光斑区域S内像点(ui,vi)的灰度值为F(i,j)，(u,v)为光斑中心坐标，也即信标点P的像点P'在像素坐标系中的坐标；步骤s6.通过最小二乘法曲线拟合得到P1'P2'P3'P4'直线，记为L，并确定信标点P1及其像点P1'；步骤s7.分别计算P2'～P4'到信标点像点P1'的距离和到直线L的距离，确定P2、P3、P4、P2'、P3'以及P4'；步骤s8.分别计算P5'～P10'到信标点像点P1'的距离，以及信标点相对于直线L的方位，由此确定信标点P5～P10及像点P5'～P10'，从而确定控制点P1～P10及其像点P'1～P10'。