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申请/专利权人：西安应用光学研究所

摘要：本发明提出一种基于不完整分级合作图标的光电视觉测量飞行器位姿估计方法，通过飞行器机载光电设备对分级合作图标进行跟踪成像和视觉测量，可以实现飞行器由远及近引导过程中连续不间断的位姿估计，以辅助飞行器进行自主起降；并且能够在复杂光照和大角度畸变等环境下，当合作图标成像不完整时，仍然能够实现对合作图标的亚像素特征点检测，环境适应能力强。

主权项：1.一种基于不完整分级合作图标的光电视觉测量飞行器位姿估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在飞行器降落位置放置N×N棋盘格合作图标，N为不小于3的奇数，棋盘格格子长度由内向外依次变大实现分级；步骤2：飞行器机载光电设备对分级棋盘格合作图标进行成像，将瞄准线指向合作图标中心并进入跟踪状态，光电设备获得棋盘格合作图标图像的同时，记录当前光电设备角度传感器测量的方位角θh和俯仰角θp；步骤3：对获取的棋盘格合作图标图像进行初始特征点检测，特征点为棋盘格中的黑白格子角点；随机选择两个初始检测特征点作第一基向量，并计算所述第一基向量与第一个特征点同其余任意特征点组成的第一向量的叉积；步骤4：如果某个第一基向量与其他所有第一向量的叉积的第三个元素的正负号相同，则组成该第一基向量的两个特征点为棋盘格的边缘特征点；遍历所有初始检测特征点，找到当前棋盘格图像的所有边缘特征点，并组成边缘特征点集合；步骤5：从所述边缘特征点集合中随机选择两个边缘特征点作为第二基向量，并计算所述第二基向量与第一个边缘特征点同其余任意边缘特征点组成的第二向量的叉积；如果某一个第二基向量与某一个第二向量的叉积的第三个元素的绝对值小于设定阈值σ，则组成该第二基向量和该第二向量的边缘特征点位于同一边缘；步骤6：重复步骤5，遍历所有边缘特征点，找到位于同一边缘的所有边缘特征点并组成同一边缘特征点集合，若某同一边缘特征点集合中的边缘特征点个数等于该边缘对应的实际特征点个数，则利用边缘特征点组成向量的方向确定这些边缘特征点像素坐标与世界坐标的匹配关系，并将该同一边缘特征点集合中的边缘特征点称之为先验特征点；步骤7：利用先验特征点的像素坐标和对应的在世界坐标系中的位置坐标，根据相机成像模型，列方程得到相机坐标系与世界坐标系之间的单应性矩阵；步骤8：利用步骤7得到的利用单应性矩阵，估计除先验特征点的其余所有初始检测特征点的像素坐标在世界坐标系中的位置坐标，然后利用最近匹配策略得到不确定特征点对应的世界坐标系中的真实位置坐标；所述不确定特征点为除先验特征点的其余所有初始检测特征点；步骤9：根据得到的所有合作图标特征点像素坐标与其对应的在世界坐标系中的真实位置坐标，利用多点透视求解相机坐标系与合作图标世界坐标系之间的相对位移x,y,zΤ和相对角度：方位κc，俯仰和横滚ωc；相机坐标系与合作图标世界坐标系之间的相对位移x,y,zΤ，即为飞行器相对合作图标基准点的当前位置信息；步骤10：由步骤2中光电设备对合作图标进行成像时获得的方位角θh和俯仰角θp，以及步骤9中求解的相机坐标系与合作图标世界坐标系之间的相对角度，利用坐标系转换方法求解得到飞行器坐标系与合作图标世界坐标系之间的相对角度：方位κb，俯仰和横滚ωb，即飞行器相对合作图标基准面的当前姿态信息。

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