[发明专利]一种基于图像处理的无人机精确着陆方法

摘要

本发明提供一种基于图像处理的无人机精确着陆方法，包括：建立无人机摄像头与地面标记之间的位置关系模型；利用线性变换计算得出无人机摄像头相对地面标记的三维坐标与方位角度信息；将无人机摄像头相对地面标记的三维坐标与方位角度信息经过旋转、平移操作转换到世界坐标系。既克服了GPS定位定位精度不足的缺点，同RTK相比，也大大降低了成本；检测地面标记在图像中位置，实时计算出标记与无人机间的相对三维位置，满足现实使用中对实时性与准确度的要求，且方法设计简单，保证可靠性的同时便于实现；与现有的基于相机的无人机地面标记检测方法相比，标记在一定范围内可自定义，增加使用的自由度。

主权项

1.一种基于图像处理的无人机精确着陆方法，其特征在于，包括：建立无人机摄像头与地面标记之间的位置关系模型；根据所述地面标记在图像中的位置及所述位置关系模型，利用线性变换计算得出所述无人机摄像头相对所述地面标记的三维坐标与方位角度信息；将所述无人机摄像头相对所述地面标记的三维坐标与方位角度信息经过旋转、平移操作转换到世界坐标系；该方法之前还包括：利用GPS导航使无人机处于所述地面标记附近并读取所述无人机摄像头；获取所述地面标记在图像中的位置；还包括：飞控中心根据获取的高度数据以及所述无人机摄像头相对所述地面标记的实时三维坐标与方位角度信息，向无人机发送调整命令，利用获取的坐标进行着陆；所述获取地面标记在图像中的位置的过程包括：将所述无人机摄像头拍摄的彩色图转换为灰度图并进行二值化，利用canny边缘检测算法完成边缘检测；对边缘图进行分析，记录每个轮廓分别与同级轮廓及上下级轮廓的关系，分理出满足条件的轮廓，所述满足条件的轮廓是指下级轮廓数大于阈值T的轮廓；计算所述满足条件的轮廓与相应子轮廓的矩形外接框，通过自身比例、上下级轮廓的比例确定是否是地面标记的轮廓；检测标记图中白色区域边侧的三个点，并通过所述三个点之间的位置关系来区分所述三个点；结合所述三个点及所述三个点之间的位置关系，确定对应关系，从而获取地面标记在图像中的位置；建立无人机摄像头与地面标记之间的位置关系模型的过程包括：设定无人机摄像头坐标系为XcYcZc，其中，Oc为原点，即相机光心位置，地面标记放在地平面λ上；设定世界坐标系为XwYwZw，Ow为世界坐标原点，Zw垂直于地平面λ，原点设置在地面标记的中央位置，地面标记位置固定不动，从而得到无人机摄像头坐标与世界坐标间关系如下：其中，R是3×3的旋转矩阵，t是3×1的平移矩阵。