一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法技术

本发明专利技术公开的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，属于视觉导航技术领域。本发明专利技术通过远程控制无人机沿着预设的路径飞行并拍摄图像序列；将拍摄的图像进行三色通道融合处理，利用三色通道融合互信息按照预定的准则离线筛选关键图像序列，确定视觉路径；无人机在实飞导航的时候，利用三色通道融合互信息对无人机进行初始定位，确定初始位置后，自动选取离初始位置最近的关键图像作为目标图像，设计从当前图像收敛至目标图像的视觉伺服控制器，随着无人机沿视觉路径移动，适时进行关键图像切换，直到视觉路径终点，实现利用三色通道融合互信息对无人机的视觉导航。本发明专利技术能够有效解决视觉导航过程中的遮挡和光照变化问题，具有很强的鲁棒性。

An image navigation method based on mutual information fusion of three color channels

【技术实现步骤摘要】
一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法
本专利技术涉及一种利用互信息对图像进行处理来对无人机进行导航的方法，属于视觉导航

技术介绍
无人机，作为空中微型移动型机器人，目前导航主要依靠惯性导航系统INS和全球定位系统GPS，但是惯性器件具有误差累计的缺点，GPS对于一些特殊的环境也有限制。随着无人机在其机械设计、承重、盘旋、电池续航和运算能力上的提升，使得基于视觉的控制成为可能和必须。而天气和云雾引起的光照变化、遮挡、航拍的高度和机器飞行速度等问题也对视觉伺服提出了更高的要求。视觉伺服是通过对摄像机拍摄到的图像进行处理和分析,将图像的特征提取出来并与已有的特征信息库进行对比匹配，从而获取伺服必要的参数,对设备进行控制。对于特征信息库建立的方法有很多种，可以采用基于机器学习的视觉路径描述方法，视觉路径产生于实地实景拍摄。也即沿预设路线，实拍成千上万幅图像组成记忆图库，而后从中依据一定的准则，选出一系列关键图像组成导航视觉路径，是对运动环境限于视觉层面的构建和描述。该法不仅可通过密布的视觉路径解决大幅位移可能出现的局部最优问题，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤1：远程控制无人机沿预设路径飞行并拍摄图像序列In；/n步骤2：将拍摄的图像进行三色通道融合处理，得到三色通道融合后的图像；/n步骤3：利用三色通道融合互信息离线筛选关键图像序列K

【技术特征摘要】
1.一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：远程控制无人机沿预设路径飞行并拍摄图像序列In；
步骤2：将拍摄的图像进行三色通道融合处理，得到三色通道融合后的图像；
步骤3：利用三色通道融合互信息离线筛选关键图像序列Km，组成视觉路径；
步骤4：无人机视觉导航实飞状态下，利用三色通道融合互信息对无人机进行初始定位；
步骤5：无人机视觉导航实飞状态下，利用三色通道融合互信息对无人机进行视觉导航。


2.如权利要求1所述的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：步骤1实现方法为，
制定飞行计划路线，远程控制无人机沿着预设的路径飞行，拍摄图像序列In，n＝1,2,3…N。


3.如权利要求2所述的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：步骤2实现方法为，
将拍摄到的RGB图像转换为HSV图像，为适应色彩丰富的应用环境，忽略图像的亮度信息V值，只考虑图像的颜色信息，所以将HSV图像的H值和S值进行相乘，得到三色通道融合后的图像。


4.如权利要求3所述的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：步骤3实现方法为，
步骤3.1：将起始点位置无人机拍摄的图像I1保存为第一张关键图像K1，并作为当前关键图像Know；
步骤3.2：将当前关键图像Know带入公式(1)计算出当前关键图像与自身的互信息值MIc(Know,Know)；



其中，是图像A的信息熵，PA(i)是图像A中每个颜色级i的概率分布；为图像A和B的联合熵，PA,B(i,j)是图像A和B中每个组合颜色级(i,j)的联合概率分布；
步骤3.3：从图像序列中获取下一帧图像In+1，并利用公式(1)计算该图像与当前关键图像Know的互信息MIc(In+1,Know)，带入公式(2)与当前关键图像自身的互信息进行比较，当不满足公式(2)时，获取下一帧图像In+2，直至In满足公式(2)时，将In保存为关键图像Km，并设置为当前关键图像；



步骤3.4：当n<N时循环步骤2.2和2.3，直到n＝N，得到关键图像序列Km，Km代表视觉路径的每一个节点。


5.如权利要求4所述的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：步骤4实现方法为，
将无人机实时拍摄到的图像Ia进行三色通道融合处理，然后根据公式(1)与视觉路径中的全部关键图像Km依次进行互信息计算，选出互信息值第一和第二的关键图像，进而确定无人机位于所述两张关键图像所代表的的路径节点之间，或位于互信息第一的关键图像所代表的路径节点上，即实现利用三色通道融合互信息对无人机进行初始定位。


6.如权利要求5所述的一种基于三色通道融合互信息的图像导航方法，其特征在于：步骤5实...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡摇，沈添天，李晓杰，郝群，曹杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11