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申请/专利权人：沈阳上博智像科技有限公司

摘要：本发明提供一种无人机合作目标识别视觉辅助着陆的系统及方法，系统包括位于无人机下方的相机、图像处理模块和靶标板，靶标板包括多个尺寸不同的靶标，靶标之间相互独立而非嵌套式，靶标尺寸依次增大或者减小，靶标为aruco图案；图像处理模块包括检测识别aruco图案和姿态解算。本发明采用多种尺寸非嵌套、尺寸依次减小或增大的靶标设计，确保无人机在下降到不同高度时，相机始终可以拍摄到不同尺寸的靶标，提高识别率和实用性，同时提高姿态估计的准确性和实时性。

主权项：1.一种无人机合作目标识别视觉辅助着陆的系统，其特征在于：包括位于无人机下方的相机、图像处理模块和靶标板，所述靶标板包括多个尺寸不同的靶标，靶标之间相互独立而非嵌套式，靶标尺寸依次增大或者减小排列，所述靶标为aruco图案；所述图像处理模块包括检测识别aruco图案和姿态解算；所述的无人机合作目标识别视觉辅助着陆系统的辅助着陆方法，包括如下步骤：A.准备工作：利用棋盘格标定相机；将靶标板水平放置在动平台上，并将最小靶标的中心对准着陆点；记录不同靶标的实际物理尺寸和ID号，各个靶标相对于最小靶标的相对位置关系；B.检测识别aruco图案；对相机采集到的每帧图片进行灰度处理并提取轮廓，对提取到的所有轮廓进行初步的筛选，保留接近正方形的轮廓；再对剩余的轮廓内部进行分割解码，即可识别出aruco图案，该步骤可得到所识别出的所有aruco图案的四个角点的像素坐标和ID号；C.姿态解算；根据步骤B检测到的所有aruco图案的四个角点像素坐标，利用相机的内部参数和畸变参数将每个靶标的四个角点像素坐标转化到相机坐标系下的三维坐标，进一步得到靶标坐标系和相机坐标系的转化关系，解算出相机相对于每个靶标的姿态信息；再根据靶标之间的位置关系，将多个靶标计算的全部姿态数据转化到以最小靶标中心为原点的坐标系下，并利用优化算法进行优化，输出最小靶标坐标系下的最优结果；首先根据不同靶标计算出来的相机的位姿结果，利用不同靶标的位置关系和将该结果转化到最小靶标的坐标系下；不同大小的靶标根据初步计算出的距离对姿态估计结果占有不同的权重；当距离较远时，靶标越大对于相机的姿态估计越准确，所占的权重也越大；相反，当距离较近时，越小的靶标所占的权重越大，设不同靶标在相机姿态估计中占有的权重为，由此姿态估计问题最终转化为以下公式所示的最小二乘问题进行优化求解；其中，为靶标坐标系下的坐标，为靶标在图像坐标系下的坐标； 利用牛顿法进行优化求解计算，得到相机在最小靶标坐标系下的最优旋转矩阵和平移矩阵；将优化后的无人机对于最小靶标的三维位置和三维姿态信息实时输出给无人机的飞行控制系统；得到相机相对于靶标的三维姿态信息后，利用相机坐标系和无人机的机体坐标系之间的转换关系，即可得到无人机相对最小靶标的姿态信息，输出给无人机的飞行控制系统。

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