3,用于确定第三特征点，第三特征点为与第一特征点和第二特征 点之间的距离均大于第二预设距离、与特征直线之间的距离大于第三预设距离、且兴趣值 大于第二预设阈值的像素点；特征直线为由第一特征点和第二特征点所确定的直线。
[0156] 优选的，参见图11所示，处理模块75包括：
[0157] 第一构建单元751，用于根据三个控制点构建距离方程，确定成像位置与三个特征 点之间的三个成像距离；
[0158] 第二构建单元752,用于根据三个控制点和三个成像距离构建空间后方交会解算 方趕，解筧成像仿詈和衷示恣杰的旋转矩阵R :其中，旋转矩阵R为：
[0160] 其中，E为单位矩阵，a，b，c为根据空间后方交会解算方程确定的三个参数。
[0161] 本发明实施例提供的一种飞行器位姿确定方法及装置，将视觉实时成像与事前获 取的飞行航区内的基准地形图及其地貌基准纹理图像进行匹配和反向解算，从而获得飞行 器的位置与姿态参数。在飞行器实时成像与纹理图进行匹配过程中采用成像高度信息对实 时图像分辨率校正，以此为基础对实时图和基准纹理图匹配，增加了匹配可靠性，并联合基 准图所对应地形图提供的三维信息进行反向解算，能够同时获得飞行器的飞行位置与姿态 数据，较其他方法可获得更多的导航信息；采用该位置姿态确定方法，可以得到直接相对于 基准地形图的定位，不存在累积误差，精度高。同时，这种模式的位姿确定方法是采用光学 成像作为传感器输入，是一种被动感知模式，能耗低，受外界信号干扰小。相对于景象匹配 方法，省略了从实时图生成正射图像的过程，简化了部分处理过程，实现了以较少的运算获 得更多的导航数据。
[0162] 本发明能有多种不同形式的【具体实施方式】，上面以图1-图11为例结合附图对本 发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流 程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多 种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所 要求保护的范围之内。
[0163] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种飞行器位姿确定方法，其特征在于，包括： 获取基准图和机载相机的实时图像，所述基准图包括基准纹理图像和基准地形图； 对所述实时图像进行分辨率校正，校正后的实时图像与所述基准纹理图像的分辨率一 致； 对所述校正后的实时图像与所述基准纹理图像进行匹配定位，确定校正后的实时图像 在所述基准纹理图像中的匹配区域； 在所述基准纹理图像中的匹配区域内选取至少三个不共线的特征点，并根据特征点在 所述基准地形图上查询相应的高程值，至少确定相应的三个控制点； 根据所述控制点构建空间后方交会解算方程，确定成像位置和姿态。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述实时图像进行分辨率校正，包 括： 根据所述实时成像的等效焦距和飞行高度，确定所述实时图像的分辨率，再根据基准 纹理图像的分辨率确定对所述实时图像进行校正的缩放倍数； 根据所述缩放倍数对所述实时图像进行缩放处理，并重新采样，获得与所述基准纹理 图像的分辨率一致的校正后的实时图像。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述校正后的实时图像与所述基 准纹理图像进行匹配定位，确定校正后的实时图像在所述基准纹理图像中的匹配区域，包 括： 在校正后的实时图像中选取待匹配特征点，所述待匹配特征点的兴趣值大于第一预设 阈值；其中，所述兴趣值、为： Iv =det[M]-0. 04(tr[M]) 2,式中M为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区M的迹，w(x，y)是高斯权重函数，Ix是横方向的差分值，Iy是纵方向的差分值； 分别计算所述校正后的实时图像的第一像素区域与所述基准纹理图像的第二像素区 域之间的相关系数，选择相关系数最大的第二像素区域作为所述基准纹理图像的匹配区 域；所述第一像素区域为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区域，所述第二像 素区域为以基准纹理图像中某一像素点为中心的预设长宽的像素区域。4. 根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述选取至少三个不共线的特征 点，包括： 确定所述匹配区域内所有像素点的兴趣值，并选取兴趣值最大的像素点作为第一特征 点；其中，所述兴趣值、为： Iv =det[M]-0. 04(tr[M]) 2,式中M为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区M的迹，w(x，y)是高斯权重函数，Ix是横方向的差分值，Iy是纵方向的差分值； 确定第二特征点，所述第二特征点为与所述第一特征点之间的距离为第一预设距离、 且兴趣值大于第二预设阈值的像素点； 确定第三特征点，所述第三特征点为与所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离 均大于第二预设距离、与特征直线之间的距离大于第三预设距离、且兴趣值大于第二预设 阈值的像素点；所述特征直线为由第一特征点和第二特征点所确定的直线。5. 根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制点构建空间后 方交会解算方程，确定成像位置和姿态，包括： 根据三个控制点构建距离方程，确定成像位置与所述三个特征点之间的三个成像距 离； 根据所述三个控制点和所述三个成像距离构建空间后方交会解算方程，解算成像位置 和表示姿态的旋转矩阵R;其中，旋转矩阵R为：其中，E为单位矩阵，a，b，c为根据空间后方交会解算方程确定的三个参数。6. -种飞行器位姿确定装置，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取基准图和机载相机的实时图像，所述基准图包括基准纹理图像和 基准地形图； 校正模块，用于对所述实时图像进行分辨率校正，校正后的实时图像与所述基准纹理 图像的分辨率一致； 匹配模块，还用于对所述校正后的实时图像与所述基准纹理图像进行匹配定位，确定 校正后的实时图像在所述基准纹理图像中的匹配区域； 确定模块，用于在所述基准纹理图像中的匹配区域内选取至少三个不共线的特征点， 并根据特征点在所述基准地形图上查询相应的高程值，至少确定相应的三个控制点； 处理模块，用于根据所述控制点构建空间后方交会解算方程，确定成像位置和姿态。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校正模块包括： 计算单元，用于根据实时成像的等效焦距和飞行高度，确定所述实时图像的分辨率，并 根据所述基准纹理图像的分辨率确定对所述实时图像进行校正的缩放倍数； 缩放单元，用于根据所述缩放倍数对所述实时图像进行缩放处理，并重新采样，获得与 所述基准纹理图像的分辨率一致的校正后的实时图像。8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述匹配模块包括： 选取单元，用于在校正后的实时图像中选取待匹配特征点，所述待匹配特征点的兴趣 值大于第一预设阈值；其中，所述兴趣值、为： Iv =det[M]-0. 04(tr[M]) 2,式中M为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区M的迹，w(x，y)是高斯权重函数，Ix是横方向的差分值，Iy是纵方向的差分值； 匹配单元，用于分别计算所述校正后的实时图像的第一像素区域与所述基准纹理图像 的第二像素区域之间的相关系数，选择相关系数最大的第二像素区域作为所述基准纹理图 像的匹配区域；所述第一像素区域为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区域， 所述第二像素区域为以基准纹理图像中某一像素点为中心的预设长宽的像素区域。9. 根据权利要求6-8任一所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括： 第一确定单元，用于确定所述匹配区域内所有像素点的兴趣值，并选取兴趣值最大的 像素点作为第一特征点；其中，所述兴趣值、为： Iv =det[M]-0. 04(tr[M]) 2,式中M为以所述待匹配特征点为中心的预设长宽的像素区M的迹，w(x，y)是高斯权重函数，Ix是横方向的差分值，Iy是纵方向的差分值； 第二确定单元，用于确定第二特征点，所述第二特征点为与所述第一特征点之间的距 离为第一预设距离、且兴趣值大于第二预设阈值的像素点； 第三确定单元，用于确定第三特征点，所述第三特征点为与所述第一特征点和所述第 二特征点之间的距离均大于第二预设距离、与特征直线之间的距离大于第三预设距离、且 兴趣值大于第二预设阈值的像素点；所述特征直线为由第一特征点和第二特征点所确定的 直线。10. 根据权利要求6-8任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括： 第一构建单元，用于根据三个控制点构建距离方程，确定成像位置与所述三个特征点 之间的三个成像距离； 第二构建单元，用于根据所述三个控制点和所述三个成像距离构建空间后方交会解算 方程，解算成像位置和表示姿态的旋转矩阵R;其中，旋转矩阵R为：其中，E为单位矩阵，a，b，c为根据空间后方交会解算方程确定的三个参数。
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器位姿确定方法及装置，其中，该方法包括：获取基准图和机载相机的实时图像；对实时图像进行分辨率校正，校正后的实时图像与基准纹理图像的分辨率一致；对校正后的实时图像与基准纹理图像进行匹配定位，确定校正后的实时图像在基准纹理图像中的匹配区域；在基准纹理图像中的匹配区域内选取至少三个不共线的特征点，并至少确定相应的三个控制点；根据控制点构建空间后方交会解算方程，确定成像位置和姿态。该方法联合基准图所对应地形图提供的三维信息进行反向解算，能够同时获得飞行器的飞行位置与姿态数据，可以得到直接相对于基准地形图的定位，不存在累积误差，精度高。
【IPC分类】G01C11/04, G01C21/20
【公开号】CN105043392
【申请号】CN201510507925
【发明人】李立春, 周建亮, 孙军, 范文山, 张伟, 尚德生, 苗毅, 许颖慧, 程肖, 吴晓进, 戴烨
【申请人】中国人民解放军63920部队
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月17日