一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法技术

本发明专利技术涉及无人机和机器视觉领域，具体是一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，包括以下步骤：(1)设置复合多边形标志；(2)无人机对拍摄的降落区域图像进行预处理；(3)无人机获取二值化边缘信息图像的轮廓信息；(4)无人机对二值化边缘信息图像的轮廓信息进行筛选；(5)无人机计算多边形轮廓的像素长度和中心点坐标；(6)无人机确定轮廓组合方式并识别复合多边形标志；(7)无人机计算其与标志物的相对坐标；(8)无人机降落控制；(9)无人机降落调整。本发明专利技术实现了无人机对特定目标的锁定、跟踪和精确的垂直降落等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法
本专利技术涉及无人机和机器视觉领域，具体是一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，可用于无人机自主降落于固定地点。
技术介绍
无人机是一种能够快速实现空中到达的技术平台，其在电力巡检、环境监测、地理遥感、测绘、交通指挥、通讯中继等领域有着广泛的应用。无人机具有使用成本低、技术灵活、不需人员直接到达第一现场等优点，可实现垂直起降、定点悬停、位置锁定、定时定点巡逻等功能。随着无人机应用技术的发展和推广，各应用领域和行业对无人机的技术细节和功能实现都提出了许多深入要求，其中，以摆脱对无人机操控手的人员依赖等实现无人机的全自动化或程序化操作是未来无人机技术发展的重要方向。其中，对无人机自主着陆回收的需求日益增加。在现有发展的自主降落技术中，大部分的无人机通过卫星定位系统进行定位和导航，也有一部分无人机通过机器视觉方法进行定位和导航。采用卫星定位系统进行定位和导航的无人机其飞行精度和定位精度受卫星定位系统精度和信号强度等因素影响，从而对无人机的定位导航产生较大的精度影响，造成一定的误差，在定点巡查、跟踪、定点起降等功能应用上造成较大的困难本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设置复合多边形标志：卫星定位系统引导无人机进入降落区域上空，在无人机的降落区域设置复合多边形标志，该复合多边形标志由三个中心点重合的正多边形从里向外依次嵌套而成，且相邻正多边形的颜色不同；(2)无人机对拍摄的降落区域图像进行预处理：无人机通过机载相机对包括复合多边形标志的降落区域进行拍摄，并通过机载计算机对拍摄的图像进行均值滤波，得到降噪后的降落区域图像；(3)无人机获取二值化边缘信息图像的轮廓信息：3a)无人机通过机载计算机对降落区域图像进行边缘检测，得到降落区域的二值化边缘信息图像；3b)无人机通过机载计算...

【技术特征摘要】
1.一种基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设置复合多边形标志：卫星定位系统引导无人机进入降落区域上空，在无人机的降落区域设置复合多边形标志，该复合多边形标志由三个中心点重合的正多边形从里向外依次嵌套而成，且相邻正多边形的颜色不同；(2)无人机对拍摄的降落区域图像进行预处理：无人机通过机载相机对包括复合多边形标志的降落区域进行拍摄，并通过机载计算机对拍摄的图像进行均值滤波，得到降噪后的降落区域图像；(3)无人机获取二值化边缘信息图像的轮廓信息：3a)无人机通过机载计算机对降落区域图像进行边缘检测，得到降落区域的二值化边缘信息图像；3b)无人机通过机载计算机提取二值化边缘信息图像中包括拐点个数和拐点坐标的轮廓信息并保存；(4)无人机对二值化边缘信息图像的轮廓信息进行筛选：无人机通过机载计算机将提取得到的轮廓信息进行筛选，选择出轮廓拐点的个数与复合多边形标志中多边形边数相同的多边形轮廓，得到符合复合多边形标志中三个多边形的多边形轮廓；(5)无人机计算多边形轮廓的像素长度和中心点坐标：无人机通过机载计算机根据多边形轮廓拐点坐标得到多边形边长的像素长度和多边形中心点像素坐标；(6)无人机确定轮廓组合方式并识别复合多边形标志：无人机通过飞行控制器的飞行参数获得当前高度，无人机根据当前高度确定多边形轮廓组合方式并进行复合多边形标志识别，得到识别出的多边形轮廓组合；(7)无人机计算其与标志物的相对坐标：无人机通过机载计算机利用二值化边缘信息图像中多边形轮廓组合中边长的像素长度和中心点像素坐标信息，计算无人机与标志物的相对坐标(X，Y，H)；X，Y代表无人机当前位置与标志物的平面坐标，H代表无人机与标志物的当前高度；(8)无人机降落控制：无人机通过步骤(8)得到的相对坐标，与多边形轮廓组合中心点的坐标进行比较计算，得到期望位移，将期望位移传入飞行控制器，飞行控制器经过PID控制得到旋翼角速度的输出值，进行无人机降落的控制；(9)无人机降落调整：无人机先水平进行位姿调整，直到水平方向上无人机中心点坐标与标志物图案中点坐标重合，之后进行降落。2.根据权利要求1所述的基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，其特征在于，步骤(1)所述的复合多边形标志，其中的三个正多边的形状相同或不同。3.根据权利要求1或2所述的基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，其特征在于，步骤(3)中所述的无人机通过机载计算机对降落区域图像进行边缘检测，采用Canny边缘检测方法，实现步骤为：3a1)将降落区域图像转换为灰度图，并根据灰度图的几何特征调整小阈值，大阈值两个参数，进行图像分割；3a2)将分割后的图像利用边缘检测坎尼算子得到只含有二值化边缘信息的图像。4.根据权利要求3所述的基于复合多边形标志引导的无人机垂直降落方法，其特征在于，步骤(4)所述的提取的轮廓信息，实现步骤为：4a)根据无人机拍摄误差影响所确...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈沛意，张亮，上官木天，朱光明，宋娟，鲍珂，谷佳铭，曹彦琛，王旭东，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61