基于人工標(biāo)志的單目視覺(jué)下無(wú)人機(jī)位姿估計(jì)

吳 妍，吳 芬，戚國(guó)慶

（南京理工大學(xué) 江蘇 南京 210094）

基于人工標(biāo)志的單目視覺(jué)下無(wú)人機(jī)位姿估計(jì)

吳 妍，吳 芬，戚國(guó)慶

（南京理工大學(xué) 江蘇 南京 210094）

就無(wú)人機(jī)的自定位問(wèn)題，文中提出一種數(shù)字圖像處理結(jié)合2D-3D場(chǎng)景重建的位姿估計(jì)算法。在已知人工標(biāo)志世界坐標(biāo)的前提下，對(duì)于單目視覺(jué)下機(jī)載非線性相機(jī)拍攝的單幀圖像，利用圖像處理技術(shù)為位姿解算提供特征點(diǎn)數(shù)據(jù)。位姿解算提供了一種改進(jìn)的N點(diǎn)透視算法，該算法結(jié)合正交迭代算法，以N點(diǎn)透視算法計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣值作為迭代算法初值，迭代得到最終估計(jì)結(jié)果。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性。文中提出的算法，較N點(diǎn)透視算法，提高了位姿估計(jì)的精度且收斂速度快，給無(wú)人機(jī)室內(nèi)位姿估計(jì)提供了的一種新的解決思路。

自定位；非線性；人工標(biāo)志；N點(diǎn)透視；正交迭代

無(wú)人機(jī)憑借結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可操作性高、無(wú)人駕駛等特點(diǎn)，在航拍勘測(cè)、目標(biāo)定位跟蹤等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在利用無(wú)人機(jī)對(duì)地面/海上等目標(biāo)的定位與跟蹤、無(wú)人機(jī)自身位姿控制、無(wú)人機(jī)測(cè)量、無(wú)人機(jī)自主降落等問(wèn)題中，無(wú)人機(jī)自身位姿的確定，成為研究的前提，是不可回避的一大難題。

目前，無(wú)人機(jī)自身的位姿信息主要依靠GPS[1]和IMU[2]獲取。GPS受環(huán)境與氣候的干擾嚴(yán)重，尤其在室內(nèi)，無(wú)人機(jī)無(wú)法接收到GPS信號(hào)，因此無(wú)法獲取自身的位置信息[3]。而IMU是根據(jù)加速度計(jì)和陀螺儀的姿態(tài)變化積分獲取位姿信息的。實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生累積誤差從而降低位姿估計(jì)的精度。……