[发明专利]一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法

摘要

本发明提出一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，首先无人机对待侦查区域按照设定航路飞行，拍摄标准视频，并提取标准视频关键帧：并根据标准视频，按照实时在线地图生成方法，将标准视频的图像序列生成全局地图；然后无人机对待侦查区域按照设定航路进行侦查飞行，拍摄新视频，在实现地图实时在线地图重建的基础上，自动对比分析不同时间的地理信息变化，在地图上生成警告信息。本发明可用于边境线巡逻侦察，海岸线河岸线巡逻侦察，石油管线巡查等，还可用于实时应急测绘，在突发地质灾害、森林火灾、交通指挥等方面，有着广泛的用途。

主权项

1.一种基于实时在线地图生成的无人机侦察方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：无人机对待侦查区域按照设定航路飞行，拍摄标准视频，并提取标准视频关键帧：标准视频第一帧设定为关键帧，且标准视频第一帧的单应矩阵H为单位阵；对于标准视频当前帧，通过以下步骤计算当前帧到当前关键帧的单应矩阵H，并判断是否更新关键帧：步骤1.1：对当前帧做灰度化处理，提取当前帧的特征点并获取特征描述向量，利用当前帧对应单应矩阵H的初始值，将当前帧的特征点投影到当前关键帧上；步骤1.2：在当前关键帧上，以每一个投影点为设定区域中心，依据设定区域对每一投影点进行如下判断：若设定区域内没有当前关键帧的特征点，则对该投影点不做处理；若设定区域内存在当前关键帧的特征点，则选择与投影点差异最小的特征点，判断该特征点与投影点差异值是否满足匹配设定条件，如果满足，则得到一个特征点匹配对；步骤1.3：利用得到的特征点匹配对，根据公式计算当前帧到当前关键帧的单应矩阵H，并作为下一帧对应单应矩阵H的初始值；其中为当前帧中图像特征点在Z向归一化后的坐标，为当前关键帧中图像特征点在Z向归一化后的坐标，d为归一化系数；步骤1.4：如果当前帧与当前关键帧图像重叠部分小于整幅图像的90％，则将当前帧标记为关键帧，并作为新的当前关键帧；并判断当前帧是否为标准视频最后一帧，若不是，则返回步骤1.1，进行下一帧操作；步骤1.5：根据标准视频，按照实时在线地图生成方法，将标准视频的图像序列生成全局地图；步骤2：无人机对待侦查区域按照设定航路进行侦查飞行，拍摄新视频，对新视频每一帧做灰度化处理，提取其特征点并获取特征描述向量；对于新视频中的第一帧，根据特征描述向量从标准视频的关键帧序列中找到与新视频中第一帧最接近的关键帧作为当前关键帧；并采用单位阵作为新视频第一帧到当前关键帧的单应矩阵H的初始值；对于新视频当前帧，通过以下步骤计算新视频当前帧到当前关键帧的单应矩阵H，并得到当前帧与当前关键帧的差异图D：步骤2.1：利用新视频当前帧到当前关键帧的单应矩阵H的初始值，将新视频当前帧的特征点投影到当前关键帧上；步骤2.2：在当前关键帧上，以每一个投影点为设定区域中心，依据设定区域对每一投影点进行如下判断：若设定区域内没有当前关键帧的特征点，则对该投影点不做处理；若设定区域内存在当前关键帧的特征点，则选择与投影点差异最小的特征点，判断该特征点与投影点差异值是否满足匹配设定条件，如果满足，则得到一个特征点匹配对；步骤2.3：判断得到的特征点匹配对个数是否达到设定的要求，如果达到，则利用得到的特征点匹配对，根据公式计算新视频当前帧到当前关键帧的单应矩阵H，并作为新视频下一帧对应单应矩阵H的初始值，并进入步骤2.4；其中为新视频当前帧中图像特征点在Z向归一化后的坐标，为当前关键帧中图像特征点在Z向归一化后的坐标，d为归一化系数；并判断当前帧是否是新视频最后一帧，若不是最后一帧，则返回步骤2.1进行新视频下一帧操作；如果特征点匹配对个数没有达到设定要求，则重新定位，所述重新定位过程为：根据新视频当前帧的特征描述向量，从标准视频的关键帧序列中找到与新视频当前帧最接近的关键帧作为当前关键帧，并采用单位阵作为新视频当前帧到当前关键帧的单应矩阵H的初始值，然后重新返回步骤2.1；步骤2.4：将当前关键帧投影到新视频当前帧上，与当前帧做图像差异比较，得出差异图，然后根据差异图D，找出差异物体；步骤3：判断差异物体是否属于威胁物，若是，则在步骤1.5建立的地图上重点标出。