[发明专利]基于无人机的火场定位方法及系统

权利要求书

1.基于无人机的火场定位方法，其特征在于，包括：

在火场周围选定一点作为自定坐标系原点，放置标志物或此点已有标志物；记录该点GPS参数，并自行选定XYZ轴方向建立自定坐标系；

在火场周围多个地方放置实物标志物或特殊建筑物作为标志物，并记录这些标志物在自定坐标系中的坐标；

利用保持在水平姿态下的无人机在空中拍摄火场周围同时包含任意两个标志物的图片，在无人机拍摄的图片中手动点击两个所述标志物，获取所述标志物在图片中的坐标点，并记录无人机在自定坐标系中的姿态角，结合所述标志物在图片中的坐标和所述无人机的姿态角计算自定坐标系下的无人机位置坐标进行无人机定位；

当消防员需要知道某个关键点的坐标时，利用无人机在两个不同位置拍摄到该关键点，获得两幅图片，手动点击两幅图片中该关键点的位置，结合点击位置在自定坐标系中的坐标、无人机拍摄关键点时的姿态角和该关键点的两个拍摄位置，计算所述关键点在所述自定坐标系下的位置坐标，完成火场对于关键点的定位；

其中，所述无人机位置坐标即为拍摄位置。

2.如权利要求1所述的基于无人机的火场定位方法，其特征在于，在无人机拍摄的图片中手动点出两个所述标志物，获取所述标志物在图片中的坐标点，并记录无人机在自定坐标系中的姿态角，结合所述标志物在图片中的坐标和所述无人机的姿态角计算自定坐标系下的无人机位置坐标进行无人机定位步骤具体包括：

以拍摄的所述图片中心点作为原点，图片水平向左为x轴正方向，垂直向上为y轴正方向，从传感器区域中心点指向焦点的方向为z轴正方向，建立拍摄坐标系；

在拍摄坐标系和自定坐标系之间，将无人机姿态角的水平角转化为自定坐标系X轴和拍摄坐标系x轴之间的角度差，将无人机姿态角的俯仰角转化为自定坐标系Z轴和拍摄坐标系z轴之间的角度差；按照右手螺旋定则，以自定坐标系Z轴正方向为大拇指方向，从自定坐标系X轴正方向转向拍摄坐标系x轴正方向的方向，为角度的正方向；按照右手螺旋定则，以拍摄坐标系x轴正方向为大拇指方向，从自定坐标系Z轴正方向转向拍摄坐标系z轴正方向的方向，为角度的正方向；

将拍摄坐标系中两个标志物坐标和焦点坐标按照以拍摄坐标系原点为原点，自定坐标系XYZ轴方向为方向，进行矫正；

根据拍摄位置射向矫正后的所述标志物的两个方向向量，与已知的在自定坐标系下的所述两个标志物坐标，联立自定坐标系下拍摄位置的超定方程，计算自定坐标系下拍摄位置。

3.如权利要求1所述的基于无人机的火场定位方法，其特征在于，根据两幅无人机拍摄的图片中，手动点出同一个关键点的位置，结合点击位置，姿态角和该关键点的两个拍摄位置，计算所述关键点在所述自定坐标系下的位置坐标，完成火场对于关键点的定位的步骤，其中，每幅图片对应一个拍摄坐标系，该步骤具体包括：

分别将两幅图片对应的两个所述拍摄坐标系中的关键点坐标和焦点坐标，按照以拍摄坐标系原点为原点，自定坐标系XYZ轴方向为方向，进行矫正；

根据拍摄位置射向矫正后的所述关键点的两个方向向量，与已知的在自定坐标系下的所述拍摄位置坐标，联立自定坐标系下所述关键点的超定方程，计算自定坐标系下所述关键点的坐标。

4.如权利要求1所述基于无人机的火场定位方法，其特征在于，完成火场对于关键点的定位步骤之后还包括如下步骤：

将建筑顶层外轮廓所有建筑关键点进行标注；

根据图片的拍摄位置，所述建筑关键点在自定坐标系中的坐标及拍摄角度，计算所述建筑关键点在图片中的对应位置；

截取图片中两个建筑关键点之间的区域，使用canny算子对剪切下来的区域进行检测，判断两点是否需要连线，连线构建整个建筑的外表面轮廓形成封闭区域；

形成封闭区域的建筑关键点在一副图片中找出，并将图片中对应的区域剪切下来进行贴图以完成建筑重构。