[发明专利]一种基于视差法的近距飞机位姿测量方法

摘要

本发明涉及一种基于视差法的近距飞机位姿测量方法，用于高空近距条件下飞机位置定位及姿态求解，可用于空中加油过程中受油机的位姿解算,包括：平行两个相机内外参的标定及图像校正；通过检测跟踪算法获得飞机初始定位区域后，进行立体匹配，求解三维点云；通过边缘特征等方法分类标识二维特征点，结合三维点云，形成若干三维特征点集，求解三维点集的平面方程。滤除背景点及噪声点后，平面方程结合飞机的形状特征求解飞机的空间姿态；本方法采用图像特征与形貌特征相结合的方式，能够有效的实现近距飞机位姿测量，减少了立体视觉匹配算法耗费的时间，并无需在飞机上增添合作标识，具有快速有效、实现便捷、实用性强、算法便于移植等特点，易在实际项目中使用。

主权项

1.一种基于视差法的近距飞机位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：a、对平行放置的两个相机，定义以两个相机中任意一个相机光心为坐标轴原点的相机坐标系，通过标定获得两个相机的内部参数与两个相机的外部参数，即旋转矩阵和平移向量，采用内外参数和相机之间的外部参数对两个相机拍摄到的二维图像进行校正；b、预先拍摄上千张的实际使用且含有飞机的二维图像，标注出仅含飞机区域的二维图像作为正样本集，同时标注出非飞机区域的二维图像作为负样本集。通过正负样本集训练出飞机分类器，使用飞机分类器分别在两个相机的校正后的二维图像中检测出飞机区域；将二维图像中检测出的飞机区域代入跟踪算法，在二维图像中对飞机区域进行跟踪，结合检测算法和跟踪算法分别获得的飞机区域及算法对应权重，获得在两个相机中的二维图像中飞机初始定位区域；c、将两个相机中的二维图像中飞机初始定位区域进行立体匹配，获得视差图，对视差图进行求解得到光心定义为原点的相机的二维图像中飞机初始定位区域的三维点云；d、在光心定义为原点的相机的二维图像中飞机初始定位区域进行点筛选，结合步骤c中的三维点云，获得飞机头部及尾翼所在平面中关键特征点的三维点集和飞机机翼平面中关键特征点的三维点集，使用RANSAC求解每个三维点集的平面方程，获得飞机头部及尾翼所在平面和飞机机翼平面的平面方程；e、根据步骤d中求得的飞机头部及尾翼所在平面和飞机机翼平面的平面方程，结合飞机形状及三维数据滤除背景点及噪声点，获得每个平面附近的三维点集，即每个平面内点点集，进一步迭代出新的的平面方程，利用新的两个平面方程来确定飞机局部坐标系，求解出飞机空间位姿。