多个双目模块构建地图的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了多个双目模块构建地图的系统和方法，涉及无人机技术领域，包括双目模块、主控IC芯片、飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块，双目模块的输出端双向电连接有主控IC芯片的输入端，主控IC芯片的输出端双向电连接有飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块的输入端，该多个双目模块构建地图的系统和方法，提高飞机自身位置的解算精度，提高飞机位姿估计精度，构建更精密的3D地图，能获取飞机在世界坐标系的准确位置，全方位感知障碍距离，多相机多角度计算飞机的运动轨迹，数据融合更精确，解决红外传感器在室外精度大大降低的问题，解决单点激光雷达在复杂场景中应用受限的问题。达在复杂场景中应用受限的问题。

【技术实现步骤摘要】
多个双目模块构建地图的系统和方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，具体为多个双目模块构建地图的系统和方法。

技术介绍

[0002]无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，无人机按应用领域，可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技，无人机使用时需要进行飞机自身的位置解算，计算其误差。
[0003]单目SLAM或双目+IMU SLAM对于飞机位姿的估算存在累计误差，飞机自身的位置解算也存在较大误差，常常无法做到闭环，无法构建精确的地图，而且这些方案大多数都是2D建图，适用于比较开阔的室外环境，对于比较复杂的室内、洞穴、树林等环境，这种方案很难为无人机提供全方位的路径规划和避障指导，进而导致使用效果一般，为此，提出多个双目模块构建地图的系统和方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了多个双目模块构建地图的系统和方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：多个双目模块构建地图的系统，包括双目模块、主控IC芯片、飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块，所述双目模块的输出端双向电连接有主控IC芯片的输入端，所述主控IC芯片的输出端双向电连接有飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块的输入端。
[0006]进一步优化本技术方案，所述双目模块设置有六个，六个所述双目模块分别装在飞机的前方、后方、左侧、右侧、机身正上方和正下方，六个方位的编号分别为1,3,2,4,5,6。
[0007]进一步优化本技术方案，所述双目模块采用双目摄像头，且双目摄像头的焦距为fl,像素大小为ps。
[0008]进一步优化本技术方案，所述双目模块主要用于获取飞机精准位置数据，进而构建精密3D地图。
[0009]多个双目模块构建地图的方法，包括以下步骤：
[0010]S1、在飞机的前方、后方、左侧、右侧、机身正上方和正下方六个方向均安装双目模块，即双目模块采用双目摄像头，获取飞机精准位置数据；
[0011]S2、将步骤S1获取的数据传输给飞机姿态估算模块进行飞机姿态估算；
[0012]S3、飞机位置估算模块解算飞机位置：根据飞机姿态估算模块提供的飞机姿态信
息，通过飞机位置估算模块进行飞机位置估算；
[0013]S4、通过六个双目模块能够提供飞机6个方位的深度信息和飞机的姿态信息，因此可以构建全方位3D地图。
[0014]进一步优化本技术方案，所述步骤S2中，飞机姿态估算模块的技术流程步骤如下：
[0015]S21、用ORB算法提取相邻两帧图像中的角点和对应的特征描述算子；
[0016]S22、角点匹配，得到前后两帧图像中相同的角点序列和；
[0017]S23、解算两帧图像之间的最佳单应性矩阵H,这个矩阵H反应了飞机姿态的变化导致的图像变化，因此可以视为飞机的姿态信息，用RANSAC算法解算单应性矩阵H，使用该算法能最大限度的去除图像噪声因素引起的角点解算错误，提高H的精度，由于有6个方位的视角图像，因此可以求得6个单应性矩阵,i＝1,2...6，其中H1和H3是一致的，H2和H4是一致的，H5和H6是一致的；
[0018]S24、计算每个方位的单应性矩阵可信度，根据角点数量来确定，角点数量多的，认为可信度大，角点数量少的，认为可信度小；
[0019]S25、飞机最终的姿态信息确认。
[0020]进一步优化本技术方案，所述步骤S3中，飞机位置估算模块解算飞机位置流程步骤如下：
[0021]S31、根据飞机姿态解算模块提供的飞机前方和后方的姿态信息矩阵，左方和右方的姿态信息矩阵,上方和下方的姿态信息矩阵；
[0022]S32、默认飞机起飞后悬停的状态是水平的，记录此时飞机各方位深度图像的中心区域深度，以前后方位深度图中心区域的深度变化作为飞机在y轴的位移，以左右方位深度图中心区域的深度变化作为飞机在y轴的位移，以上下方位深度图中心区域的深度变化作为飞机在z轴的位移；
[0023]S33、由于飞机姿态的改变，导致初始状态的中心区域点随之发生改变；
[0024]S34、根据相互关联的深度信息图中的深度变化计算飞机的三维位移；
[0025]S35、计算飞机姿态角。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供了多个双目模块构建地图的系统和方法，具备以下有益效果：
[0027]1、该多个双目模块构建地图的系统和方法，提高飞机自身位置的解算精度，提高飞机位姿估计精度，构建更精密的3D地图，能获取飞机在世界坐标系的准确位置，全方位感知障碍距离。
[0028]2、该多个双目模块构建地图的系统和方法，多相机多角度计算飞机的运动轨迹，数据融合更精确，解决红外传感器在室外精度大大降低的问题，解决单点激光雷达在复杂场景中应用受限的问题。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的控制系统示意图；
[0030]图2为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的角点位置记公式示意图；
[0031]图3为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的解算两帧图像公式示
意图；
[0032]图4为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的单应性矩阵H的解算公式示意图；
[0033]图5为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的可信度公式示意图；
[0034]图6为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的飞机最终的姿态信息H公式示意图；
[0035]图7为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的飞机姿态变化公式计算示意图；
[0036]图8为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的深度变化计算公式示意图；
[0037]图9为本专利技术提出的多个双目模块构建地图的系统和方法的计算飞机姿态角公式示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]请参考图1所示，本专利技术公开了多个双目模块构建地图的系统，包括双目模块、主控IC芯片、飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多个双目模块构建地图的系统，包括双目模块、主控IC芯片、飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块，其特征在于，所述双目模块的输出端双向电连接有主控IC芯片的输入端，所述主控IC芯片的输出端双向电连接有飞机姿态估算模块、飞机位置估算模块以及3D构图模块的输入端。2.根据权利要求1所述的多个双目模块构建地图的系统，其特征在于，所述双目模块设置有六个，六个所述双目模块分别装在飞机的前方、后方、左侧、右侧、机身正上方和正下方，六个方位的编号分别为1,3,2,4,5,6。3.根据权利要求2所述的多个双目模块构建地图的系统，其特征在于，所述双目模块采用双目摄像头，且双目摄像头的焦距为fl,像素大小为ps。4.根据权利要求1所述的多个双目模块构建地图的系统，其特征在于，所述双目模块主要用于获取飞机精准位置数据，进而构建精密3D地图。5.根据权利要求1
‑
4所述的任意一项多个双目模块构建地图的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在飞机的前方、后方、左侧、右侧、机身正上方和正下方六个方向均安装双目模块，即双目模块采用双目摄像头，获取飞机精准位置数据；S2、将步骤S1获取的数据传输给飞机姿态估算模块进行飞机姿态估算；S3、飞机位置估算模块解算飞机位置：根据飞机姿态估算模块提供的飞机姿态信息，通过飞机位置估算模块进行飞机位置估算；S4、通过六个双目模块能够提供飞机6个方位的深度信息和飞机的姿态信息，因此可以构建全方位3D地图。6.根据权利要求5所述的多个双目模块构建地图的方法，其特征在于，所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂广毅，韩继愈，马喜春，
申请(专利权)人：深圳慧源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：