[发明专利]一种基于虚拟仿真环境的合作二维码的无人机定位方法

摘要

本发明提供了一种基于虚拟仿真环境的合作二维码的无人机定位方法，通过在虚拟场景中放置棋盘格，进行摄像机标定准确获取虚拟摄像机参数；识别场景中AprilTag二维码并通过AprilTag二维码进行无人机准确定位，并在虚拟场景中验证摄像机标定的准确性以及基于AprilTag二维码定位定姿算法的可行性。本发明在虚拟场景中，放置棋盘格，利用坐标系转换关系求取虚拟摄像机参数，对摄像机进行标定，为虚拟场景下无人机视觉导航验证算法提供摄像机内参，解决了虚拟摄像机内参无法获取问题，并利用标定得到的摄像机参数及AprilTag二维码定位算法来求取摄像机的位置参数，解决了复杂环境下无人机快速、鲁棒定位问题。

主权项

1.一种基于虚拟仿真环境的合作二维码的无人机定位方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，使用Unity3D 5.0开发工具构建无人机着陆场景；构建虚拟摄像机；在场景中放置棋盘格构建平面模板，放置视觉导航着陆地标，记录着陆地标中心的水平、垂直、高度坐标；步骤2，调整虚拟摄像机视场角，对放置的棋盘格进行拍摄，记录获取图像组时的摄像机视场角；变换方向角度再次拍摄棋盘格获取图像，采集多角度观测景象；步骤3，读取获取的棋盘格场景图，检测图像HARRIS角点；将景象平面坐标转化为世界坐标；对所有平面特征点计算最小二乘解，得到内参矩阵；通过至少3个平面来构建至少6个等式方程，联立方程计算得到内参矩阵K中每个参数的闭合解，进一步解得各个平面的外参闭合解，即旋转向量R和平移向量T；将上述的闭合解作为求解过程的初始值，通过最大似然估计求解内参矩阵K；步骤4，在场景中设置AprilTag图标；记录图标的大小尺寸，以及放置在场景中位置；调整摄像机位置拍摄AprilTag图标，记录此时的摄像机位置坐标；用此时摄像机视场角对应的内参值，通过基于AprilTag图标摄像机定位算法解算摄像机当前位置调整摄像机位置用获取的标定参数解算得到相机位置坐标；对AprilTag图标中的二维码进行检测和解码；利用EPNP算法进行摄像机位姿解算，迭代求解得到旋转矩阵R和平移矩阵t。