一种自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法技术

本发明专利技术公开了一种自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法，提取图像中与锥套上圆对应的图像特征，包含一个内圆和伞骨上的若干个圆；用内圆在图像坐标系的椭圆参数和实际已知的加油锥套内部圆形加油口的半径大小进行位姿解算，得到二义性位姿解，即两组可能的位姿解；利用伞骨上若干个圆的图像特征与两组位姿解，恢复出两个待定的目标空间结构；运行二级共轴约束，排除解算结果的二义性，得到内圆解算的唯一解，一并得到其余伞骨上圆解算的唯一位姿解；融合多圆特征求解位姿。本发明专利技术可以有效解决单目视觉单圆位姿解算存在二义性解的问题，并且融合多个共轴圆特征可优化得到更为精确的目标姿态解。化得到更为精确的目标姿态解。化得到更为精确的目标姿态解。

【技术实现步骤摘要】
一种自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法


[0001]本专利技术属于计算机视觉领域，具体涉及一种自主空中加油场景下锥套目标的 单目视觉位姿解算方法。

技术介绍

[0002]空中加油技术可以显著延长航空器的续航能力，在战略或战术航空作战中具 有极其重要的意义。在现有的文献资料中空中加油方式可分成软管式和硬管式两 种。其中软管式空中加油方式由于经济性和灵活性，且被更多国家掌握，相对来 说更适合用于航空器的自主空中加油。软管式自主空中加油对接过程中，锥套与 受油机之间的相对位姿测量是加油成功与否的关键。单目视觉具有结构简单、便 于标定、维护方便有效视场大等优点，受到研究人员的普遍重视，发展最为迅速 且应用最为普及。因此，也是空中加油对接阶段引导受油机探针与锥套的常用导 航方法。
[0003]自美国率先验证了主空中加油项目(AAR)以来，各国借鉴其利用多个LED 光标进行位姿解算的VisNav视觉导航系统的经验，开展了大量研究工作。现有 的大多数自主空中加油视觉导航方法，常采用安装在锥套上的光学标记辅助的位 姿解算方法，包括LED光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提取待解算位姿的锥套目标的实时图像中与锥套上圆对应的图像特征，包含一个内圆和伞骨上的若干个圆；(2)用步骤(1)提取得到的内圆在图像坐标系的椭圆参数和实际已知的加油锥套内部圆形加油口的半径大小进行位姿解算，得到二义性位姿解，即两组可能的位姿解；(3)利用步骤(2)提取的伞骨上若干个圆的图像特征与步骤(2)解算的两组位姿解，恢复出两个待定的目标空间结构；(4)运行二级共轴约束，排除步骤(2)解算结果的二义性，得到内圆解算的唯一解，一并得到其余伞骨上圆解算的唯一位姿解；(5)融合多圆特征求解位姿。2.根据权利要求1所述的自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法，其特征在于，步骤(1)所述图像特征指锥套上圆在图像坐标系中成像的椭圆参数，包括中心点坐标(u,v)，长轴a，短轴b以及倾角θ，单为分别为像素和度；所述内圆指加油锥套内部圆形加油口的圆。3.根据权利要求1所述的自主空中加油场景下锥套目标的单目视觉位姿解算方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：(31)均匀提取伞骨上每个圆的图像特征上若干个点在图像坐标系下的坐标；所述均匀提取指，以任意长轴为起始，绕椭圆中心逆时针方向按旋转角度均匀等分；(32)根据已知的锥套上各个圆平面的间距，计算伞骨上若干个圆所在平面，在相机坐标系下的“法线—截距”表达式的截距其中，公式中加减号为，圆所在平面比内圆靠近相机时为减号，远离相机时为加号；n为内圆解算的目标法向量；O为内...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科东，孙永荣，张怡，李华，吴玲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：