[发明专利]单目视觉导航特征点丢失故障处理方法

权利要求书

1.一种单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、视觉导航系统采集图像、提取图像中的特征点并确定特征点的数目，在常态情况下所述特征点包括4平面内特征点和1平面外特征点；根据前后两时刻各特征点在像平面上的位置，采用差分算法得出每个特征点的运动矢量；

2)、若因特征点遮挡或提取失败导致步骤1)提取得到的特征点数目为4个：

21)、根据步骤1)中各个特征点的运动矢量判断识别平面外特征点，若丢失特征点为平面外点，则直接对平面内特征点进行匹配，基于4个平面内特征点，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；

22)、若丢失特征点为平面内某一特征点，则根据前一时刻视觉导航系统输出的信息，重构丢失特征点的虚拟坐标，并根据此虚拟坐标以及剩余平面内的特征点，对平面内的全部特征点进行匹配；基于平面外特征点和剩余的3个平面内特征点，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；

3)、若因特征点遮挡或提取失败导致步骤1)提取得到的特征点数目为3个：

31)、根据步骤1)中各个特征点的运动矢量判断识别步骤3)所述特征点是否存在平面外点；

32)、根据步骤31)的识别结果，若3个特征点均为平面内特征点，则利用三角形面积比特性重构丢失特征点；

33)、根据步骤31)的识别结果，若3个特征点为2个平面内特征点和1个平面外特征点，根据特征点故障前后相邻时刻的图像并进行比对和匹配，识别并提取当前时刻丢失的特征点以及坐标；

34)、根据陀螺姿态角速度测量信息、上一时刻视觉导航系统的位姿估计结果以及特征点的空间构型和成像特性，采用智能搜索算法对步骤32)、33)获得的丢失特征点虚拟坐标进行修正；

35)、根据修正后丢失特征点的虚拟坐标和剩余的3个特征点坐标，采用视觉导航迭代算法求解目标的相对位姿；

4)、重复以上步骤，实现单目视觉导航系统的连续位姿信息输出。

2.根据权利要求1所述的单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，其特征在于：所述步骤21)、22)、35)中的视觉导航迭代算法均采用Haralick算法或evenberg-Marquardt非线性优化算法。

3.根据权利要求1或2所述的单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，其特征在于：所述步骤22)中丢失特征点的虚拟坐标重构过程为：利用上一时刻导航系统估计的相对位姿、相对速度、姿态以及姿态角速度信息，将丢失特征点坐标变换到当前时刻，得到丢失特征点的虚拟坐标。

4.根据权利要求3所述的单目视觉导航特征点丢失故障处理方法，其特征在于：所述步骤34) 中智能搜索算法为蚁群搜索算法。