一种绝对地理位置定位方法技术

本发明专利技术公开了一种绝对地理位置定位方法

【技术实现步骤摘要】
一种绝对地理位置定位方法、装置、计算机设备和介质


[0001]本专利技术涉及光学瞄准与导航定位领域，特别涉及一种绝对地理位置定位方法
、
装置
、
计算机设备和介质
。

技术介绍

[0002]在无人飞机本身具备的成本低，便携性高，灵活性高等特点，使其拥有不同于有人机的独特应用领域
。
在应对无人机的各种应用中，其中一项关键技术是基于航拍视角的地面目标绝对地理位置定位
。
而对于应用最广泛的万元级低成本无人机，由于受限于其载荷和成本，均难以使用类似激光雷达这样的主动距离测量设备，进而该类无人机在对地面目标的定位任务中，更依赖于重量轻，成本低的光学成像设备
。
[0003]目前基于光学载荷的无人机对地目标定位方法，一种为需要先获取对待探索区域的先验三维地图，或者数字高程图，然后使用将目标的来光光线同地形图相交的测量方案，估计目标的位置坐标
。
但种方法需要依赖先验地形，不能在未探索区域开展工作
。
另一种方法为不需要加载待探索区域的先验地图，仅依靠视觉几何构建算法，估计目标的位置坐标
。
但种算法需要进行地平假设，并且还需要假定飞行器的实时飞行高度已知
。
为了减少对假设的依赖，可以利用基于三角测距的多视角算法，估计目标的位置坐标，但该算法存在对惯性测量单元的依赖性问题
。
由于万元级的低成本无人机，其往往不会被加装云台，即使加装了云台，云台本身也不配备惯性测量单元，使得飞控给出的姿态角同相机的姿态角之间并不匹配，且二者之间的误差并不易补偿，导致无法精确地估计目标的位置坐标
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种绝对地理位置定位方法
、
装置
、
计算机设备和介质，可以仅根据拍摄的目标图像和无人机的坐标，即可得到地面目标的绝对地理位置，不需要额外的主动测距设备，降低了对无人机载荷要求的同时，也降低了对探测设备成本的要求，以及避免了进行局部地平假设，能适用于任意起伏地面上的目标，扩大了应用范围
。
[0005]依据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种绝对地理位置定位方法，包括：
[0006]获取各个位置的无人机拍摄的目标图像；其中，所述目标图像包含地面目标，并记录所述地面目标在所述目标图像中的图像坐标；
[0007]选取所述各个位置中的一个位置作为参考视点，并将对应所述无人机的相机坐标系作为参考相机坐标系；
[0008]根据所述目标图像和所述图像坐标，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标；
[0009]根据所述无人机在所述参考相机坐标系中各个相对坐标，和所述无人机在世界坐标系中的各个坐标，构建坐标变换模型；
[0010]根据所述坐标变换模型，将所述相对坐标转换成绝对地理位置坐标
。
[0011]可选地，所述根据所述目标图像和所述图像坐标，得到所述地面目标在所述参考
相机坐标系中的相对坐标，包括：
[0012]根据所述目标图像，得到所述各个位置的所述无人机之间的相对位姿变换；
[0013]根据所述图像坐标和所述相对位姿变换，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标
。
[0014]可选地，所述根据所述图像坐标和所述相对位姿变换，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标，包括：
[0015]根据所述相对位姿变换，得到计算相对位置的公式；
[0016]将所述图像坐标代入所述公式，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标
。
[0017]可选地，所述根据所述目标图像，得到所述各个位置的所述无人机之间的相对位姿变换，包括：
[0018]根据所述目标图像，利用视觉对极几何中的运动恢复结构方法，得到所述相对位姿变换
。
[0019]可选地，所述根据所述无人机在所述参考相机坐标系中各个相对坐标，和所述无人机在世界坐标系中的各个坐标，构建坐标变换模型，包括：
[0020]对所述各个相对坐标和所述各个坐标，进行归一化和正交化，得到所述坐标变换模型，其中，所述坐标变换模型包含旋转矩阵和平移向量
。
[0021]可选地，所述记录所述地面目标在所述目标图像中的图像坐标之前，还包括：
[0022]基于所述地面目标所在平面，构建世界坐标系
。
[0023]可选地，所述获取各个位置的无人机拍摄包含地面目标的目标图像之前，还包括：
[0024]对所述无人机中的相机进行相机内参标定
。
[0025]本专利技术还提供一种绝对地理位置定位的装置，包括：
[0026]获取模块，用于获取各个位置的无人机拍摄的目标图像；其中，所述目标图像包含地面目标，并记录所述地面目标在所述目标图像中的图像坐标；
[0027]坐标系建立模块，用于选取所述各个位置中的一个位置作为参考视点，并将对应所述无人机的相机坐标系作为参考相机坐标系；
[0028]计算模块，用于根据所述目标图像和所述图像坐标，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标；
[0029]模型构建模块，用于根据所述无人机在所述参考相机坐标系中各个相对坐标，和所述无人机在世界坐标系中的各个坐标，构建坐标变换模型；
[0030]坐标变换模块，用于根据所述坐标变换模型，将所述相对坐标转换成绝对地理位置坐标
。
[0031]本专利技术还提供一种计算机设备，包括：
[0032]存储器，用于存储计算机程序；
[0033]处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的绝对地理位置定位方法
。
[0034]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如上述所述的绝对地理位置定位方法的步骤
。
[0035]可见，本专利技术可以仅根据拍摄的目标图像和无人机的坐标，即可得到地面目标的
绝对地理位置，不需要额外的主动测距设备，降低了对无人机载荷要求的同时，也降低了对探测设备成本的要求，以及避免了进行局部地平假设，能适用于任意起伏地面上的目标，扩大了应用范围
。
本申请还提供一种绝对地理位置定位装置
、
计算机设备和介质，具有上述有益效果
。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0037]图1为本专利技术实施例所提供的一种绝对地理位置定位方法的流程图；
[0038]图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种绝对地理位置定位方法，其特征在于，包括：获取各个位置的无人机拍摄的目标图像；其中，所述目标图像包含地面目标，并记录所述地面目标在所述目标图像中的图像坐标；选取所述各个位置中的一个位置作为参考视点，并将对应所述无人机的相机坐标系作为参考相机坐标系；根据所述目标图像和所述图像坐标，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标；根据所述无人机在所述参考相机坐标系中各个相对坐标，和所述无人机在世界坐标系中的各个坐标，构建坐标变换模型；根据所述坐标变换模型，将所述相对坐标转换成绝对地理位置坐标
。2.
如权利要求1所述的绝对地理位置定位方法，其特征在于，所述根据所述目标图像和所述图像坐标，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标，包括：根据所述目标图像，得到所述各个位置的所述无人机之间的相对位姿变换；根据所述图像坐标和所述相对位姿变换，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标
。3.
如权利要求2所述的绝对地理位置定位方法，其特征在于，所述根据所述图像坐标和所述相对位姿变换，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标，包括：根据所述相对位姿变换，得到计算相对位置的公式；将所述图像坐标代入所述公式，得到所述地面目标在所述参考相机坐标系中的相对坐标
。4.
如权利要求2所述的绝对地理位置定位方法，其特征在于，所述根据所述目标图像，得到所述各个位置的所述无人机之间的相对位姿变换，包括：根据所述目标图像，利用视觉对极几何中的运动恢复结构方法，得到所述相对位姿变换
。5.
如权利要求1所述的绝对地理位置定位方法，其特征在于，所述根据所述无人机在所述参考相机坐标系中各个相对坐标，和所述无人机在世界坐标系中的各个坐标，构建坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：金冬阳，王乐天，杨君刚，刘炯，尹鹏，王程远，江磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：