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申请/专利权人：中航金城无人系统有限公司

摘要：本发明涉及视觉定位导航领域,具体涉及一种多云天气下基于云层观测的视觉定位系统及方法。包括地面图像采集模块、地面图像处理模块、地面图像匹配模块、地面云层运动速度计算模块、视觉传感器、视觉导航模块。相对于现有技术，本发明的有益效果为：地面视觉观测设备测得的云层速度信息经由数据链路传输至移动平台，结合平台相对云层的平面移动位置以及云层速度信息进行差分处理，剔除云层移动的影响，获取移动平台真实的东向和北向位移，计算移动平台在导航坐标系下的实际位置。

主权项：1.一种多云天气下基于云层观测的视觉定位系统，其特征在于，包括：地面图像采集模块，用于从地面实时采集云层图像；地面图像处理模块，用于对当前采样时刻采集的云层图像与上一采样时刻采集的云层图像进行图像差分和二值化处理；地面图像匹配模块，用于匹配或比较上一采样时刻的二值化图像与当前采样时刻的二值化图像，得到中心点像素位移；地面云层运动速度计算模块，其根据地面图像匹配模块得到的中心点像素位移，计算云层运动速度；视觉传感器，用于从移动平台采集云层图像；视觉导航模块，包括初始视觉导航模块以及视觉导航修正模块；初始视觉导航模块，根据视觉传感器得到的相邻时刻的两幅图像，计算视觉传感器或移动平台相对于云层的平面位移；视觉导航修正模块，接收地面云层运动速度计算模块得到的云层运动速度信息，对初始视觉导航模块测算出的视觉传感器或移动平台相对于云层的平面位移进行修正，得到移动平台相对于地面的真实位移，得到移动平台在导航坐标系下的实际位置；所述的初始视觉导航模块具体为：定义导航坐标系为系，前一时刻载体相机坐标系为系，后一时刻的载体相机坐标 系为系； 选取相邻两个时刻下的两幅图像，提取两幅图像中的特征点并进行匹配；一对匹配的特征点表示为， （11） （12） 分别为前一时刻、后一时刻图像中的匹配特征点的像素坐标，分别为 前一时刻、后一时刻图像中的某匹配特征点的轴值；分别为前一时刻、后一时 刻图像中的某匹配特征点的轴值； 假设云层特征点在同一平面上，由此匹配特征点满足单应矩阵约束； （13） 单应矩阵的描述为: （14） 其中为相机内参矩阵，为云层平面在前一时刻载体相机坐标系下的单位法向量，为云层平面到相机的距离；和分别为待求的相邻两个时刻载体相机坐标系的旋转 矩阵和平移向量； 根据多组匹配特征点组成方程组，可求出，从而恢复出和；基于前一时刻载体 相机坐标系相对于导航坐标系的旋转关系，可获取后一时刻载体相机坐标系相对于导 航坐标系的旋转关系，可获取相机或移动平台在导航坐标系下的实时位移； （15） （16） 位移的组成为： （17） 其中表示相机相对于云层北向位移，为相机相对于云层东向位移，为相 机相对于云层天向位移。

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