【摘要】 本发明公开了一种飞行器航向跟踪方法。该方法利用飞行器头部向前安装的摄像头采集图像序列，通过特征匹配，获取初始航向在当前视野中的位置。其实现的步骤包括：先对航向图像进行主特征区域分析，对分析后的区域利用改进的SIFT算法进行特征点匹配；用仿射变换模型描述匹配点对的坐标关系，利用最小二乘法估计模型参数，进而求得初始航向在当前帧中的位置。在飞行器向前飞行过程中，为保证航向不因视野内景物的扩充而丢失，本发明提出了航向更新方法。当飞行器突然发生剧烈运动，而导致航向离开视野时，本发明还提出了相应的异常处理机制。本发明利用信息熵进行主特征区域分析，并对原SIFT算法进行改进，使得计算量大幅减少，保证了航向匹配的实时性要求；同时，考虑了航向更新和异常处理机制，具有很好的鲁棒性。 【专利类型】发明授权 【申请人】北京航空航天大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100083 北京市海淀区学院路37号 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】海淀区 【申请号】CN200810222058.5 【申请日】2008-09-08 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101354254B 【公开公告日】2010-06-23 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101354254B 【授权公告日】2010-06-23 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G01C21/24 【发明人】张海; 韩颖婕; 李琳怡 【主权项内容】1.一种飞行器航向跟踪的方法，其特征在于，实现方法如下： 步骤1：初始帧，设置航向位置坐标，保存初始帧为航向图像；设异常标志位flag＝0，flag取0表示正常状态，取1表示异常状态； 步骤2：读入第i帧图像为当前待处理图像；如果flag值为0，转入步骤3，否则，转入步骤4； 步骤3：正常情况下的航向跟踪处理： (a)将航向图像与待处理图像进行主特征区域分析，对分析后的小区域进行特征匹配，得到Nmatch对匹配点对，共计算了Narea个小区域； (b)如果Nmatch/Narea＞Tu，表明匹配成功，原航向与当前帧航向差别不大，不需更新航向，转入步骤(c)；否则，判断是否出现异常，判断方法为：第i-1帧是否是新更新的航向，如果是，转入步骤(e)；否则，转入步骤(d)；其中，Tu是更新阈值，根据实际图像的大小设置，取Tu为10～20； (c)利用匹配的特征点对，计算航向图像与当前帧图像的仿射变换模型参数，进而求得航向在当前帧的位置； 仿射变换模型为： 其中，(x1，y1)为航向图像中某点的坐标，(x2，y2)为(x1，y1)在当前帧图像中对应点的坐标，a1，a2，a3，a4描述了图像的缩放和旋转运动，b1，b2描述了图像的平移运动； 利用最小二乘法，估计参数a1，a2，a3，a4，b1，b2，将原始航向坐标代入仿射变换模型关系式，求得航向在当前帧的位置，令i＝i+1，转入步骤2； (d)更新航向，保存第i-1帧航向为新的航向位置，第i-1帧图像为航向图像，令i＝i+1，转入步骤2； (e)出现异常，进行异常处理：置flag＝1，保存原航向图像，保存第i帧图像为临时航向图像，取第i帧图像中心位置为临时航向位置，令i＝i+1，转入步骤2； 步骤4：异常情况下的航向跟踪处理： (i)将航向图像与待处理图像进行主特征区域分析，对分析后的小区域进行特征匹配，得到Nm1对匹配点对，共计算了Na1个小区域，如果Nm1/Na1＞Tu，转步骤(ii)；否则，转步骤(iii)；(ii)利用匹配的特征点对，计算航向图像与当前帧图像的仿射变换模型参数；将原始航向坐标代入仿射变换模型关系式，求得航向在当前帧的位置，航向重新回归视野，回到正常状态，置flag＝0，令i＝i+1，转入步骤2； (iii)将临时航向图像与待处理图像进行主特征区域分析，对分析后的小区域进行特征匹配，得到Nm2对匹配点对，共计算了Na2个小区域，如果Nm2/Na2＞Tu，转步骤(iv)；否则，重新取第i帧图像中心位置为临时航向，保存第i帧图像为临时航向图像，令i＝i+1，转入步骤2； (iv)利用匹配的特征点对，计算临时航向图像与当前帧图像的仿射变换模型参数；将临时航向坐标代入仿射变换模型关系式，求得临时航向在当前帧的位置，令i＝i+1，转入步骤2。 【当前权利人】北京航空航天大学 【当前专利权人地址】北京市海淀区学院路37号 【统一社会信用代码】12100000400011227Y 【家族被引证次数】20
