基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法技术

本发明专利技术公开了基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，属于飞机位姿估计领域。该方法使用位姿解耦策略，将飞机的位姿估计分为两个相对独立的子任务，减少两子任务之间的干扰，并充分结合卷积神经网络、Transformer网络、多层感知网络的优势构建姿态角估计网络RotNet，精确估计单张图片中飞机的姿态角；使用动态三维模型策略，利用RotNet估计的姿态角旋转位于参考坐标系中的飞机三维模型并与图片特征结合，使其作为位置估计网络TransNet的输入用于估计飞机的位置。本发明专利技术通过输入单张图片以及飞机的三维模型就可以准确估计飞机的位姿信息，并将姿态角误差控制在1度范围内，位置误差控制在1米范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞机位姿估计领域，特别涉及基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法。

技术介绍

1、作为全球最重要的交通运输方式之一，飞机的安全运行至关重要。统计数据显示，绝大多数航空事故发生在起飞和着陆阶段，因此，这两个关键阶段的飞行安全尤为重要。为了保障飞机能够安全起降，准确估算起降过程中飞机在参考坐标系中的空间位置及姿态角（即“位姿”）成为关键环节。

2、传统的飞机位姿估计主要依赖于惯性导航系统（ins）和全球定位系统（gps），然而，惯性导航系统存在累计误差，gps则容易受到信号干扰，尤其是在复杂环境下。此外，基于视觉的飞机位姿估计方法也受到了广泛关注，相关方法主要分为单阶段方法和双阶段方法。单阶段方法直接从输入数据回归飞机的位姿，具有较高的计算效率，但精度相对较低。双阶段方法则首先检测飞机的2d-3d对应关系，再利用随机采样一致性（ransac）和perspective-n-point（pnp）算法估算飞机位姿，尽管该方法精度较高，但高度依赖于对应关系的准确性且计算速度较慢，这类方法具有低成本、安装便宜、操作维护简单的特点。

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【技术保护点】

1.一种基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，根据特征提取网络提取飞机图像中不同层级的特征的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，将不同层级的特征输入至姿态角估计网络，估计飞机的旋转矩阵的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，利用位置估计网络对旋转后的飞机三维模型进行位置预测的步骤包括：

5.根据权利要求1至4任一...

【技术特征摘要】

1.一种基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，根据特征提取网络提取飞机图像中不同层级的特征的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的基于位姿解耦与动态三维模型的飞机位姿估计方法，其特征在于，将不同层级的特征输入至姿态角估计网络，估计飞机的旋转矩阵的步骤包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：徐睿，张翔，付道勇，付雷平，杨珂，黄文斌，于诺妍，葛家固，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：

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