[发明专利]一种基于IMU姿态补偿的多旋翼无人机光流悬停方法

权利要求书

1.一种基于IMU姿态补偿的多旋翼无人机光流悬停方法，其特征在于：首先对光流摄像头拍摄的所有图像帧提取FAST角点；然后利用金字塔LK光流法匹配前后帧提取到的FAST角点，并建立特征点对，接着通过特征点对求取前后图像帧的光流结果；再通过获取的IMU数据对光流结果进行补偿；接着使用RANSAC随机采样一致性的方式计算飞机水平方向的主体偏移量；最终将计算结果发送给飞控装置保持飞机悬停状态；

基于IMU姿态补偿包括无人机偏航方向、俯仰方向和横滚方向三个维度姿态角变化对光流结果的补偿；

通过公式(2)对偏航方向进行修正：

dImg.x＝dImg.x+distance*yaw*fx/sonarH (2)

其中，dImg.x表示x方向的光流，distance表示相机光心到无人机中心点的距离，yaw表示相邻帧的偏航角，f_x表示相机的x方向焦距，sonarH表示超声波传感器获取的高度值；

通过公式(3)对俯仰方向进行修正：

其中，dx表示无人机x方向的相对位移，dImg.y表示y方向的光流，fy表示相机的y方向焦距，pitch表示相邻帧的俯仰角变化量；

通过公式(4)对横滚方向进行修正：

其中，dy表示无人机y方向的相对位移，roll表示相邻帧的横滚角变化量。

2.根据权利要求1所述的一种基于IMU姿态补偿的多旋翼无人机光流悬停方法，其特征在于：在提取FAST角点，首先需要通过调整候选特征点p与周围点之间像素差的阈值ε；然后通过公式(1)提取FAST角点：

其中，N表示圆周上像素点灰度差大于设定阈值的所有像素点数；I(p)是候选特征点的灰度值，I(x)是候选点周围像素点的灰度值，ε的取值范围为10～20；

且周围点中有超过四分之三的像素点的灰度差大于该阈值ε，则认为候选特征点p为一个FAST角点。

3.根据权利要求1所述的一种基于IMU姿态补偿的多旋翼无人机光流悬停方法，其特征在于：在利用金字塔LK光流法匹配前后帧提取到的FAST角点时，采用7*7的搜索窗以及三层金字塔进行光流计算。

4.根据权利要求1所述的一种基于IMU姿态补偿的多旋翼无人机光流悬停方法，其特征在于：采用RANSAC随机采样一致性方式对光流结果进行整合时，采用的局内点数大于特征点总数的一半且绝对点数大于10。