[发明专利]无人机视觉伺服控制方法、装置以及无人机

权利要求书

1.一种无人机视觉伺服控制方法，包括：

获取无人机的机载图像采集装置采集的飞行空域图像；

在所述飞行空域图像中确定地面目标以及与所述地面目标相对应的期望目标位置；

根据预设的路径规划算法以及飞行约束规则计算出到达所述期望目标位置的三维飞行轨迹，其中，所述飞行约束规则包括：视野约束规则、障碍物约束规则和边界约束规则；

将所述三维飞行轨迹投影在图像坐标系中获得二维飞行轨迹；

基于所述二维飞行轨迹对无人机进行导航并对无人机进行视觉伺服控制，以使无人机到达所述期望目标位置。

2.如权利要求1所述的方法，设置所述视野约束规则包括：

获取无人机的飞行位置在世界坐标系中的三维坐标；

将所述三维坐标投影在所述图像坐标系中，获得二维坐标；

获取所述地面目标在所述世界坐标系中的三维坐标投影在所述图像坐标系中的坐标值范围；

基于所述坐标值范围以及二维坐标确定所述视野约束规则，其中，所述视野约束规则包括：所述二维坐标的坐标值在所述坐标值范围之内。

3.如权利要求2所述的方法，所述将所述三维坐标投影在所述图像坐标系中、获得二维坐标包括：

获取与所述机载图像采集装置相对应的相机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移矩阵；

基于所述旋转矩阵和所述平移矩阵获得将三维坐标转换为二维坐标的变换矩阵；

通过所述变换矩阵将所述三维坐标转换为所述二维坐标。

4.如权利要求1所述的方法，设置所述障碍物约束规则包括：

获取无人机飞行方向上的障碍物的中心位置；

确定能够包围所述障碍物的外接圆的半径，将所述半径设置为与所述障碍物相对应的障碍物距离阈值；

计算无人机的飞行位置与所述中心位置之间的障碍物距离；

确定所述障碍物约束规则包括：所述障碍物距离大于所述障碍物距离阈值。

5.如权利要求4所述的方法，其中，

确定所述障碍物距离为无人机的飞行位置与所述中心位置之间的空间距离在所述图像坐标系中的投影距离。

6.如权利要求1所述的方法，所述设置所述边界约束规则包括：

设置与无人机的飞行参数相对应的第一参数值范围、与无人机的位置参数相对应的第二参数值范围；

确定所述边界约束规则包括：无人机在飞行中的飞行参数值在所述第一参数值范围之内、位置参数值在所述第二参数值范围之内；

其中，所述位置参数包括：无人机的在世界坐标系中的三维坐标值；所述飞行参数包括：偏航角。

7.如权利要求1所述的方法，其中，

所述路径规划算法包括：快速扩展随机树算法。

8.如权利要求1所述的方法，所述对无人机进行视觉伺服控制包括：

获取所述机载图像采集装置位于所述期望位置对于所述地面目标拍摄的第一图像；

在对无人机导航过程中，获取所述机载图像采集装置对所述地面目标拍摄的第二图像；

将所述第一图像与所述第二图像进行匹配，获得所述第一图像与所述第二图像之间的偏差，基于所述偏差以及预设的伺服控制规则获得控制参数的调整值；

基于所述调整值对相应的控制参数进行调整处理，其中，所述控制参数包括：飞行位置、飞行速度、航偏角。

9.如权利要求8所述的方法，所述将所述第一图像与所述第二图像进行匹配、获得所述第一图像与所述第二图像之间的偏差包括：

设置与所述地面目标相对应的标定区域；

获取所述标定区域在所述第一图像中的期望图像特征以及所述标定区域在所述第二图像中的图像特征；

将所述期望图像特征与所述图像特征进行匹配，获取所述偏差。