[发明专利]小型无人旋翼机自主着陆位姿估计方法

摘要

本发明涉及一种小型旋翼机自主着陆位姿估计方法。该方法通过搭载装有电动可调焦液体镜头的相机来解决旋翼机在着陆过程中由于机载相机所拍摄图像出现离焦现象而出现位姿估计不准的问题，提高无人旋翼机的着陆精度。其实现操作步骤为:（1）离线标定相机可变内参;（2）根据着陆地标特征点在线自标定得到相机外参数获取无人旋翼机相对于着陆地标的位姿。该方法可保证无人旋翼机在自主着陆过程中的位姿估计都是基于对焦图像，能够提高其在着陆过程中的位姿估计精度，增加视觉辅助着陆范围，保障了无人旋翼机自主着陆的准确性，提高了着陆系统的安全性。

主权项

1.一种基于装有电动可调焦液体镜头机载相机的小型无人旋翼机自主着陆位姿估计方法，其特征在于使用配有电动可调焦液体镜头的机载相机解决由于无人旋翼机着陆过程中拍摄的着陆地标图像可能出现的离焦现象而引起的位姿估计不准确的问题，提高无人旋翼机的着陆精度，其实现操作步骤如下：1‑1.遍历机载相机电动可调焦液体镜头焦距，拍摄清晰的标定板图像，计算出标定板图像中特征点的图像坐标，获取机载相机内部参数表；1‑2.外参数在线标定，获取无人旋翼机着陆位姿，其步骤包括：1‑2‑1.在无人旋翼机着陆的过程中，利用合焦的着陆地标图像计算无人旋翼机此时相对于着陆地标的位姿相对于传统定焦相机景深范围内拍摄得到的着陆地标图像估计可以提高位姿的估计精度；利用基于电动可调焦液体镜头的自动对焦方法步骤依次包含：1‑2‑1a.确定电动可调焦液体镜头驱动器电流改变方向；1‑2‑1b.按照在所述步骤1‑2‑1a中确定的驱动器电流改变方向，以预设变量来改变电动可调焦液体镜头驱动器电流；1‑2‑1c.利用清晰度评价函数对驱动器电流改变前后对焦区域图像的清晰度值进行评价，判断清晰度值是否连续出现下降的情况；若是则进入步骤1‑2‑1d，否则返回步骤1‑2‑1b；1‑2‑1d.改变驱动器电流的改变方向，减小驱动器电流改变量；1‑2‑1e.判断驱动器电流改变量是否达到一预设最小值，若是则电动可调焦液体镜头驱动器此时驱动器电流对应的焦距即为该自动对焦方法找到的成像系统拍摄目标物合焦时的焦距，记录下此时的驱动器电流，结束对焦，否则，返回步骤1‑2‑1b；1‑2‑2.利用步骤1‑2‑1中得到的合焦时的驱动器电流及步骤1‑1中得到的相机内部参数表，查到此时的相机内部参数；1‑2‑3.通过拍摄得到的着陆地标图像，进行特征点的提取，获取这些特征点的图像坐标，再根据已知的特征点在物理世界中的坐标计算出映射矩阵，并根据步骤1‑2‑2中得到的相机内参数计算出相机的外参数，即此时无人旋翼机相对于着陆地标的位姿。