[发明专利]一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法

说明书

本发明提出一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，首先无人机对待侦查区域按照设定航路飞行，拍摄标准视频，并提取标准视频关键帧：并根据标准视频，按照实时在线地图生成方法，将标准视频的图像序列生成全局地图；然后无人机对待侦查区域按照设定航路进行侦查飞行，拍摄新视频，在实现地图实时在线地图重建的基础上，自动对比分析不同时间的地理信息变化，在地图上生成警告信息。本发明可用于边境线巡逻侦察，海岸线河岸线巡逻侦察，石油管线巡查等，还可用于实时应急测绘，在突发地质灾害、森林火灾、交通指挥等方面，有着广泛的用途。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理与地图测绘领域，具体为一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，在基于无人机实时在线地图生成的基础上，自动对比分析不同时间的地理、场景、关键目标等信息在不同时刻上的变化，并自动在地图上生成警告信息。

背景技术

传统技术与方法通过人工巡逻，或利用飞行器(包括无人机)拍摄视频影像，然后人工判读完成。人工巡逻效率低，需要大量人力物力，目前普遍采用飞行器进行高空视频影像或拍照，这就需要专人对视频影像或照片进行值守观察判读，人工判读这些数据难免会有对上次侦察情况记忆不清、对侦察区域微小变化忽略的情况、长时间判读导致注意力下降等诸多问题。

目前，国外采取传统航空摄影测量方法的软件主要有Pix4D(瑞士)、PhotoScan(俄罗斯)和倾斜摄影测量，均需离线计算，需要飞机降落后提取数据，进行运算，这类方法需要专业人员操作，并且运算时间几个小时到几天，因此不适宜做侦察应用。国际上能完成无人机实时地图构建功能仅有DroneDeploy(美国)系统，该技术是通过连接Internet网进行网络云计算完成，它将无人机送达需要进行测绘的地点上空，并自动完成测绘工作。用户可以选择是需要高分辨率、近距离的地图，或是选择视野更广、低分辨率的地图。该技术知识产权属于美国，并且服务器放置在美国，所以数据安全性得不到保障。

基于视觉SLAM技术是时-空二维侦察处理的关键技术，也是当前智能机器研究的一个重要方向。虽然在众多学者的努力下已取得了丰富的理论成果，但是一直以来视觉SLAM系统的工程实现存在很多困难。近年随着微电子技术的发展，以及视觉SLAM算法的不断创新，使实时高分辨率时-空侦察系统的软硬件实现成为可能。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，在基于无人机实时在线地图生成的基础上，自动对比分析不同时间的地理、场景、关键目标等信息在不同时刻上的变化，并自动在地图上生成警告信息。

本发明的技术方案为：

所述一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：无人机对待侦查区域按照设定航路飞行，拍摄标准视频，并提取标准视频关键帧：

标准视频第一帧设定为关键帧，且标准视频第一帧的单应矩阵H为单位阵；

对于标准视频当前帧，通过以下步骤计算当前帧到当前关键帧的单应矩阵H，并判断是否更新关键帧：

步骤1.1：对当前帧做灰度化处理，提取当前帧的特征点并获取特征描述向量，利用当前帧对应单应矩阵H的初始值，将当前帧的特征点投影到当前关键帧上；

步骤1.2：在当前关键帧上，以每一个投影点为设定区域中心，依据设定区域对每一投影点进行如下判断：

若设定区域内没有当前关键帧的特征点，则对该投影点不做处理；

若设定区域内存在当前关键帧的特征点，则选择与投影点差异最小的特征点，判断该特征点与投影点差异值是否满足匹配设定条件，如果满足，则得到一个特征点匹配对；

步骤1.3：利用得到的特征点匹配对，根据公式