本發明專利技術涉及一種基于尺度不變特征變換的無人飛行器景象匹配定位方法，其特征在于：利用尺度不變特征變換算法提取匹配目標圖像和無人飛行器前下視圖的特征描述向量，判斷該幀前下視圖與匹配目標圖像是否匹配，如果匹配，則記錄匹配點在匹配目標圖像和匹配目標所在的衛星圖中的坐標，并根據匹配點的坐標在無人飛行器前下視場中計算出無人飛行器在衛星圖上現處的位置坐標，對無人飛行器進行定位；如果匹配失敗，則讀入無人飛行器的下一幀前下視圖繼續匹配。利用本發明專利技術方法，可以準確地對無人飛行器前下視圖和衛星圖中匹配目標進行匹配，并根據所建立的無人飛行器前下視圖模型判斷無人飛行器現處的位置坐標，對無人飛行器進行定位。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，應用于無人飛行器景象匹配定位中。
技術介紹
隨著航空技術的飛速發展，無人飛行器及其相關技術已經成為各國競相研究的重點，無人飛行器以其更強的機動性、更小的重量、更好的空氣動力性能、更低的成本、更好的環境適應能力。目前，歐美國家除了已經在用的無人飛行器外，還在研究新型的無人飛行器技術，我國也在從事相關技術的研究。在眾多涉及無人飛行器的技術中，無人飛行器定位技術是一項極其關鍵的技術，這項技術主要用于對無人飛行器實施精確定位和自主導航，是無人飛行器完成任務的保證。現有的無人飛行器定位技術主要是依賴全球定位系統，但是，全球定位系統的估計精度與參與定位的衛星數目和信號接收裝備的質量有關，信號傳遞過程容易受到無線電干擾，導致信號誤差擴大。另外，復雜環境也要求無人飛行器定位技術進行多種定位技術的綜合使用，無人飛行器景象匹配定位就是基于這些要求誕生的。所謂無人飛行器景象匹配定位，是指利用無人飛行器上的攝像頭采集到的實時圖像與衛星圖像或者事先存儲在無人飛行器中的圖像進行匹配，獲取位置信息。該技術可以用于全球定位系統失效的情況下，作為替代全球定位系統的有效定位方式，特別是全球定位系統受國外控制，所以，研制低成本、高精度、抗干擾甚至是替代全球定位系統的定位技術顯得非常重要。國內外學者也進行了一些景象匹配定位方面的研究，如采用連續多幀進行匹配以減少匹配誤差的方法，該方法可以提高匹配效能，但是由于是多幀匹配，會增加匹配耗時；還有一類方法基于單幀進行匹配，匹配耗時少，但是容易造成匹配誤差，在這種情況下，尋找準確的圖像特征提取方法及相似性度量等方法就成為單幀匹配的關鍵點。所以，研究一種準確又快速的景象匹配方法對無人飛行器景象匹配定位具有重要意義。
技術實現思路
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提出一種，可以替代或者輔助全球定位系統進行無人飛行器定位的方法，減少無人飛行器對全球定位系統導航的依賴。技術方案一種，其特征在于步驟如下步驟I提取匹配目標圖像的特征描述向量Fi :利用尺度不變特征變換方法提取匹配目標圖像I1的特征描述向量Fi, i = 1，2, . . . m ;其中=Fi表示圖像I1的第i個特征描述向量；111表示圖像I1中特征描述向量的個數且m e (O, 10000)；步驟2提取無人飛行器前下視圖的特征描述向量h :利用尺度不變特征變換方法提取無人飛行器拍攝的前下視圖I2的特征描述向量Fj, j = 1，2，... η ;其中=Fj表示圖像I2的第j個特征描述向量表示圖像I2中特征描述向量的個數且n e (O, 10000)；步驟3查找匹配特征點在匕中查找出與!^歐式距離最近的特征點，當兩點的歐式距離小于閾值Q時，則該點為FjW匹配點；當匹配的特征點數目達到閾值W時，該無人飛行器前下視圖與匹配目標圖像匹配成功；然后分別在匹配目標圖像和該匹配目標圖像所在的衛星圖像中記錄特征點坐標(fx, fy)和(rex, rey),若匹配失敗,重復步驟2 ；步驟4計算無人飛行器現處位置利用匹配目標圖像和衛星圖像上的位置坐標(fx, fy)和(rex, rey)計算無人飛行器當前位置坐標(lxresult, lyresult),具體步驟如下 步驟a :利用權利要求1.一種，其特征在于步驟如下 步驟I提取匹配目標圖像的特征描述向量Fi :利用尺度不變特征變換方法提取匹配目標圖像I1的特征描述向量Fi, i = 1，2，. . . m ;其中め表示圖像I1的第i個特征描述向量；m表示圖像I1中特征描述向量的個數且m G (O，10000)； 步驟2提取無人飛行器前下視圖的特征描述向量& :利用尺度不變特征變換方法提取無人飛行器拍攝的前下視圖I2的特征描述向量匕，j = 1，2，. . . n ;其中匕表示圖像I2的第j個特征描述向量表示圖像I2中特征描述向量的個數且n G (0，10000)； 步驟3查找匹配特征點在Fi中查找出與Fj歐式距離最近的特征點，當兩點的歐式距離小于閾值Q吋，則該點為匕的匹配點；當匹配的特征點數目達到閾值W時，該無人飛行器前下視圖與匹配目標圖像匹配成功；然后分別在匹配目標圖像和該匹配目標圖像所在的衛星圖像中記錄特征點坐標(fx, fy)和(rex, rey),若匹配失敗,重復步驟2 ； 步驟4計算無人飛行器現處位置利用匹配目標圖像和衛星圖像上的位置坐標(fx，fy)和(rex, rey)計算無人飛行器當前位置坐標(lxresult, lyresult),具體步驟如下 f/ xtan(c + 6 + e)Lw- fy > O 步驟a :利用A>: = ] h X tan{c + b- e)Lw-fy < O計算匹配點坐標(fx，fy)與無人 X sin (a)/sin (/2+b) ;Lm = Lw/2/tan (a)； 步驟b :利用Ay= I fx-LL XLc/Lcw計算匹配點坐標(fx, fy)與無人飛行器位置的橫坐標之差Ay ;其中LL表示匹配目標圖像寬度的一半，LL = L/2 ; h / COS(V) + c + cOL W - fy > 0Lc = Ih/cos(b + c-e) Lw-Jy<0 ； Lew = Lm/cos (e)；h / cos(6 + c)Lw -Jy = O 步驟c :采用下式計算,得到無人飛行器當前位置坐標(lxresult, lyresult) Ar X sin 0 + Ay x cos 0 + rexfx - Li < 0 Ixresuh = <; Av x sin 6 - Aj.- x cos 0 + rexfx - LL > 0 Arx sin 9 -I- rexfx - LL = 0Av X cos l9- Aj.' x sin (9 + reyfx - LI. < 0 Iyrewil = .く Ar x cos 6 + A>! x sin 夕 + revfx —んん > 0 Av X cos 6* + reyfx - I.!. = 0 其中lxresult表示無人飛行器在衛星圖上的橫坐標；lyresult表示無人飛行器在衛星圖上的縱坐標；0為無人飛行器飛行方向與正北方向的夾角。2.根據權利要求I所述，其特征在于所述閾值Q G (0，I)。3.根據權利要求I所述，其特征在于所述閾值W G (I, 10000)。全文摘要本專利技術涉及一種，其特征在于利用尺度不變特征變換算法提取匹配目標圖像和無人飛行器前下視圖的特征描述向量，判斷該幀前下視圖與匹配目標圖像是否匹配，如果匹配，則記錄匹配點在匹配目標圖像和匹配目標所在的衛星圖中的坐標，并根據匹配點的坐標在無人飛行器前下視場中計算出無人飛行器在衛星圖上現處的位置坐標，對無人飛行器進行定位；如果匹配失敗，則讀入無人飛行器的下一幀前下視圖繼續匹配。利用本專利技術方法，可以準確地對無人飛行器前下視圖和衛星圖中匹配目標進行匹配，并根據所建立的無人飛行器前下視圖模型判斷無人飛行器現處的位置坐標，對無人飛行器進行定位。文檔編號G01C21/20GK102853835SQ20121028906公本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于尺度不變特征變換的無人飛行器景象匹配定位方法，其特征在于步驟如下：步驟1提取匹配目標圖像的特征描述向量Fi：利用尺度不變特征變換方法提取匹配目標圖像I1的特征描述向量Fi，i＝1，2，...m；其中：Fi表示圖像I1的第i個特征描述向量；m表示圖像I1中特征描述向量的個數且m∈(0,10000)；步驟2提取無人飛行器前下視圖的特征描述向量Fj：利用尺度不變特征變換方法提取無人飛行器拍攝的前下視圖I2的特征描述向量Fj，j＝1，2，...n；其中：Fj表示圖像I2的第j個特征描述向量；n表示圖像I2中特征描述向量的個數且n∈(0,10000)；步驟3查找匹配特征點：在Fi中查找出與Fj歐式距離最近的特征點，當兩點的歐式距離小于閾值Q時，則該點為Fj的匹配點；當匹配的特征點數目達到閾值W時，該無人飛行器前下視圖與匹配目標圖像匹配成功；然后分別在匹配目標圖像和該匹配目標圖像所在的衛星圖像中記錄特征點坐標(fx，fy)和(rex，rey)，若匹配失敗，重復步驟2；步驟4計算無人飛行器現處位置：利用匹配目標圖像和衛星圖像上的位置坐標(fx，fy)和(rex，rey)計算無人飛行器當前位置坐標(lxresult，lyresult)，具體步驟如下：步驟a：利用Δx=h×tan(c+b+e)Lw-fy>0h×tan(c+b-e)Lw-fy<0h×tan(c+b)Lw-fy=0計算匹配點坐標(fx，fy)與無人飛行器位置的縱坐標之差Δx；其中：h表示無人飛行器的高度參數；c＝π/2？a？2b；a表示無人飛行器俯角；b表示無人飛行器視角一半；e＝arctan(|Lw？fy|/Lm)；||表示取絕對值；Lw＝[h/tan(a)？h×tan(c)]×sin(a)/sin(π/2+b)；Lm＝Lw/2/tan(a)；步驟b：利用Δy＝|fx？LL|×Lc/Lcw計算匹配點坐標(fx，fy)與無人飛行器位置的橫坐標之差Δy；其中：LL表示匹配目標圖像寬度的一半，LL＝L/2；Lc=h/cos(b+c+e)Lw-fy>0h/cos(b+c-e)Lw-fy<0h/cos(b+c)Lw-fy=0;Lcw＝Lm/cos(e)；步驟c：采用下式計算，得到無人飛行器當前位置坐標(lxresult,lyresult)lxresult=Δx×sinθ+Δy×cosθ+rexfx-LL<0Δx×sinθ-Δy×cosθ+rexfx-LL>0Δx×sinθ+rexfx-LL=0lyresult=Δx×cosθ-Δy×sinθ+rexfx-LL<0Δx×cosθ+Δy×sinθ+rexfx-LL>0Δx×cosθ+rexfx-LL=0其中：lxresult表示無人飛行器在衛星圖上的橫坐標；lyresult表示無人飛行器在衛星圖上的縱坐標；θ為無人飛行器飛行方向與正北方向的夾角。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓軍偉，吉祥，郭雷，梁楠，趙天云，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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