一种无人机实时在线地图生成方法

摘要

本发明提出一种无人机实时在线地图生成方法，在无人机上实现地图实时在线重建，然后将重建好的地图通过高带宽数据传输链路传回地面，应用于无人机实时地获得其周围环境的三维地图以及实现对自身的定位。通过本发明，无人机能够在未知空域飞行，在自身位置不确定的条件下，通过对环境信息的探测和比较，对环境的特征信息的提取和匹配，来获取自身的定位以及进行三维地图的构建。本发明可应用于战场需求(如无人机自主飞行、攻击)；火灾/地震/洪水等灾害应急救援；无人机治安管理监控等。本方法与现有方法相比，无论是位置漂移量、角度漂移量还是绝对误差都处于中上水平，本方法获取环境较多信息，而且与全稠密的方法相比，本方法的实验精度依然能够达到使用标准，而且能够直接在CPU上运行，实时性好。

主权项

一种无人机实时在线地图生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采集图像无人机机载相机采集到一系列图像，并将图像传递给无人机载的微小型计算机；步骤2：无人机载的微小型计算机对相机获取的第一帧图像进行处理得到初始化地图：步骤2.1：对第一帧图像进行去畸变处理，得到去畸变后的第一帧图像；步骤2.2：对去畸变后的第一帧图像进行深度初始化：根据设定的灰度梯度阈值，筛选出去畸变后的第一帧图像中灰度梯度大于灰度梯度阈值的像素点，并赋予所筛选出的像素点随机深度值；步骤2.3：根据无人机机载相机参数将步骤2.2中赋予深度值的像素点反投影回三维环境，得到初始化后的地图；步骤2.4：将去畸变后的第一帧图像设置为关键帧；步骤3：对无人机机载相机实时获得的第i帧图像进行如下处理，i＝2,3,4……：步骤3.1：对第i帧图像进行去畸变处理，得到去畸变后的第i帧图像；步骤3.2：以当前关键帧为基准，进行去畸变后的第i帧图像与基准的图像对齐操作，得到第i帧到当前关键帧的位姿变化；步骤3.3：根据当前关键帧对应的相机姿态，以及步骤3.2得到的第i帧到当前关键帧的位姿变化，得到第i帧对应的相机姿态和相机在局部坐标下的位置；步骤3.4：根据设定的灰度梯度阈值，筛选出去畸变后的第i帧图像中灰度梯度大于灰度梯度阈值的像素点，并根据相机参数和步骤3.3得到的第i帧对应的相机姿态，将筛选出的像素点反投影回三维环境，得到所筛选出的像素点深度值；并将所筛选出的带有深度值的像素点加入地图中；步骤3.5：若步骤3.2得到的第i帧到当前关键帧的位姿变化大于设定的位姿变化阈值，则用第i帧代替当前关键帧作为新的关键帧；步骤4：当预设帧数的无人机机载相机实时获得的图像处理完成后，无人机载的微小型计算机将生成的地图通过无人机载的DDL图传传给地面端显示。