[发明专利]一种基于视觉的空投货台航向姿态解算方法

权利要求书

1.一种基于视觉的空投货台航向姿态解算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据空投货台初始降落高度将着陆过程分为近地面和远地面两个阶段；近地面设定为空投货台距地高度200m以下的范围，远地面设定为距地高度200m-800m范围内；

步骤2，标定空投货台的机载摄像机的参数；

步骤3，当空投货台位于远地面时，通过大气散射模型和导向滤波降低复杂天气对影像降质的影响，利用点线混合特征提取自然环境下的几何信息，并对线特征寿命进行筛选；

步骤4，当空投货台位于近地面时，设计合作目标作为地面辅助特征，降低影像中的特征数量，再通过图像处理筛选出影像中稳定的特征；

步骤5，将特征进行匹配，通过单应性对空投货台姿态进行解算，再减去云台转动角度，获取空投货台下降过程中的三轴姿态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：通过安装在空投货台的GPS或者高度计判断货台所降落的高度，当进入着陆窗口时，对空投货台进行实时位姿的解算，将姿态信息反馈给控制系统，控制牵引伞的拉力使空投货台的平稳着陆。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤1-1，标定机载摄像机获得内参矩阵与机载摄像机的畸变系数，设定畸变参数K₁，K₂；f_x表示焦距横坐标，f_y表示焦距纵坐标，c_x表示光心位置横坐标，c_y表示光心位置纵坐标，K₁表示第一个畸变系数，K₂表示第二个畸变系数；

步骤1-2，将机载摄像机下的世界坐标系和影像坐标系的转换如下：

其中，u v分别表示像素坐标系下平面横坐标、纵坐标，X_w Y_w Z_w表示世界坐标系下三维坐标；

外参矩阵R^3×3为旋转矩阵，t^3×1为平移矩阵；

以世界坐标系下Z轴Y轴X轴的旋转顺序获得旋转矩阵R，分解得到空投货台在世界坐标下的三轴的欧拉角，包括俯仰角偏航角Ω，滚转角α，转换关系如下：

其中R_z表示绕Z轴旋转的旋转矩阵，R_y表示绕Y轴旋转的旋转矩阵，R_x表示绕X轴旋转的旋转矩阵。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述通过大气散射模型和导向滤波降低复杂天气对影像降质的影响，具体包括：

建立如下空投货台雾天侦察的大气散射成像模型：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x)) (3)

I(x)表示拍摄到的雾天模糊影像，J(x)表示复原出的清晰影像，A表示大气光成分，t(x)表示折射率；J(x)t)(x)为直接衰减项，即场景入射光在传输介质中因大气粒子的散射作用而衰减的程度；A(1-t(x))为大气光幕亮度，即在成像过程中所加入的大气散射光；通过暗通道先验假设和大气散射模型得到粗略的透射率图，然后通过导向滤波进行优化，补充粗略的透射率图中的细节，最后通过大气散射模型的计算得到去雾后的图片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述利用点线混合特征提取自然环境下的几何信息，并对线特征寿命进行筛选，具体包括：

线特征算法采用LSD算法提取影像中的线段，并用LBD描述子对其加以描述；根据提取的点特征数量来判断是否需要提取线特征.当点特征数量不足时，提取线特征，并匹配线特征，最终融合点特征的匹配结果，根据点线两种特征解算位姿信息。