[发明专利]一种电力巡检中采用视觉图像定位的无人机及其定位方法

权利要求书

1.一种电力巡检中采用视觉图像进行定位的无人机定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)无人机起飞后与地面站进行通讯，地面站不停接收无人机通过单目摄像头拍摄得到的图像信息；

2)地面站实时处理无人机传回的图像帧，计算与前一帧的姿态变化的R和t，并在系统中存储关键帧；

3)消除误差，提高无人机定位精确度；

所述步骤2)中，相邻帧之间位姿的变化是通过旋转矩阵R以及平移向量t来描述的，具体包括如下步骤：

a)地面站从图像帧中提取ORB特征点，并且根据系统中存储的上一帧特征点进行匹配；

b)匹配后得到多对特征点组(x_i1,x_i2)，利用对极约束等式其中E被称为本质矩阵，E＝t^ΛR，以及至少8对以上的匹配特征点构建方程组；采用八点法解算得到的本质矩阵E包含了摄像头的位姿变换信息；

然后对本质矩阵E进行SVD分解，即将E分解成E＝UΣV^T的形式；解得的R和t各有两组解：

由于特征点位置必然在单目摄像头前方，所以可以排除不符合的三组解；

c)不断插入关键帧，记录特征点信息，并采用BA算法对单目摄像头位姿信息进行局部非线性优化，之后筛选记录的关键帧，剔除多余的关键帧；

所述步骤3)分为闭环探测环节和闭环校正环节，

闭环探测环节计算关键帧的词袋信息，如果系统中存在类似的词袋描述，说明单目摄像头回到了某个之前到达过得场景；

当检测到闭环后，单目SLAM通过Sim3算法计算相似变换；

闭环校正环节首先融合重复的点云，并在Covisibility Graph中插入新的边以连接闭环；当前帧以及与其相连的关键帧的位姿信息都会被矫正， 再通过Essential Graph优化位姿图，分散误差到整个图中。