場景輔助的無人機序列圖像對地定位方法研究.pdf

1、精確、實時的對地定位一直以來是軍事力量發(fā)展熱點關(guān)注的問題。最常用的利用慣導(dǎo)等測角裝置獲取飛機的姿態(tài)信息進行的直接定位方法由于需要地面控制點修正姿態(tài)漂移的累積誤差，在典型的無人機軍事偵察環(huán)境中，面對地面的控制信息缺乏、輕小的無人機無法搭載高精度姿態(tài)測量裝置的情況下很難適用。因此，在軍事領(lǐng)域利用無人機對地定位任務(wù)中，研究基于序列圖像分析擺脫地面控制點條件實現(xiàn)實時、高精度的對地定位方法具有重要的意義。
　　通過圖像實現(xiàn)對地定位需要首先解

2、決姿態(tài)角的獲取問題，利用計算機視覺中的雙視圖幾何理論可以由同名圖像點滿足的基本矩陣恢復(fù)攝影時刻攝像機間的相對位置姿態(tài)并在相差一個相似變換意義下實現(xiàn)場景重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，只要消去相似變換就可以獲得真實場景的三維位置?；诖死碚摫菊n題針對實際中不同的場景，重點研究在場景重構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對地定位的方法，并對已知高程的情況下研究了高程約束來提高定位精度的定位方法。完成的主要工作包括：
　　首先充分了解了現(xiàn)有的定位方法，針對不同的應(yīng)用，分析

3、各種定位方法的優(yōu)缺點，結(jié)合本文研究的軍事應(yīng)用背景，介紹了這種基于場景重建的定位方法的特點、技術(shù)實現(xiàn)以及研究現(xiàn)狀。
　　針對一般場景，不同于傳統(tǒng)在無人機上搭載姿態(tài)測量裝置獲得飛機的姿態(tài)的手段，本文充分研究了兩視圖的對極幾何關(guān)系，研究了常見的7點算法、線性解法、魯棒解法求解基本矩陣，并對比了計算效果，根據(jù)求得的基本矩陣獲取攝像機之間的相對位姿關(guān)系恢復(fù)攝像機矩陣，從而在沒有其他的輔助信息條件下僅利用圖像上的對應(yīng)點實現(xiàn)了普通場景的重構(gòu)。<

4、br>　　考慮到在真實的無人機偵察環(huán)境中，常出現(xiàn)地面起伏較小的大面積區(qū)域，可以近似成平面場景。針對這種平面場景本文研究視圖間的平面單應(yīng)，對單應(yīng)矩陣計算方法、分解理論進行了詳細的介紹，基于單應(yīng)矩陣的分解恢復(fù)了攝像機矩陣從而可以利用三角形重構(gòu)方法實現(xiàn)了平面場景的重構(gòu)。
　　此外，在無地面控制信息、不安裝姿態(tài)測量裝置的無人機偵察任務(wù)中，已知飛機位置信息，且位置信息存在一定誤差的影響下，本文研究場景輔助的無人機對地定位方法，分別在上述普通