(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210531603.9 (22)申请日 2022.05.17 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114627395 A (43)申请公布日 2022.06.14 (73)专利权人 中国兵器装备集团自动化研究所 有限公司 地址 621000 四川省绵阳市游仙区仙人路 二段7号31栋 (72)发明人 王世勇　郭文才　安帅　雷超　 李茂　倪蜂棋　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 梁田 (51)Int.Cl. G06V 20/17(2022.01) G06V 10/22(2022.01) G06V 10/74(2022.01)G06K 9/62(2022.01) B64C 27/08(2006.01) (56)对比文件 CN 105427284 A,2016.0 3.23 CN 111311635 A,2020.0 6.19 CN 110239677 A,2019.09.17 CN 111598952 A,2020.08.28 CN 108985184 A,2018.12.1 1 WO 2019182521 A1,2019.09.26 WO 2017143 551 A1,2017.08.31 US 2022026519 A1,202 2.01.27 CN 107139178 A,2017.09.08 丁中涛.基 于ROS的无 人机自主降落 技术研 究. 《中国优秀硕士论文电子期刊》 .2021, Menglan Hu.Jo int Routi ng and Scheduling for Vehicle-As sisted Multidro ne Survei llance. 《IE EE Internet of Things Journal》 .2018, 审查员 余细雨 (54)发明名称 基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方 法、 系统及终端 (57)摘要 本发明公开了基于嵌套靶标的多旋翼无人 机角度分析方法、 系统及终端， 涉及无人机技术 领域， 其技术方案要点是： 提取检测到的靶标目 标的连通域， 并依据连通域 从靶标目标中分割出 完整的内靶标、 外靶标， 以及依据飞行高度值和 高度区间阈值选取内靶标或外靶标作为参考靶 标； 依据模板靶 标的配置尺寸对参考靶标归一化 处理， 并计算参考靶标的特征向量； 计算参考靶 标的特征向量与特征向量矩阵之间的相似度， 得 到相似度矩阵； 以相似度矩阵的最大值不小于预 设阈值来判断靶标检测正确， 若正确， 则执行步 骤A或步骤B。 本发明采用大小靶标嵌套的设计模 式， 保证在无人机起飞和降落过程中由于高度变化导致视场实际空间范围的变化时， 视场中存在 完整的目标。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114627395 B 2022.08.05 CN 114627395 B 1.基于嵌套靶标的多旋翼无 人机角度分析 方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 获取机载摄像设备视频流， 并以目标检测算法从视频流中的帧图像上检测靶标目标， 靶标目标为由内靶标和外靶标嵌套组成的嵌套靶标； 提取检测到的靶标目标的连通域， 并依据连通域从靶标目标中分割出完整的内靶标 和/或外靶标， 以及依据飞行高度值和高度区间阈值选取相 应的内靶标或外靶标作为参考 靶标； 依据模板靶标的配置尺寸对参 考靶标归一 化处理， 并计算 参考靶标的特 征向量； 计算参考靶标的特 征向量与预构建的特 征向量矩阵之间的相似度， 得到相似度矩阵； 以相似度矩阵的最大值 不小于预设阈值 来判断靶标检测正确， 若正确， 则： 步骤A： 以相似度矩阵的最大值所对应模板靶标表征的旋转角度确定角度分析 结果； 或， 步骤B： 以相似度矩阵的最大值所对应模板靶标表征的旋转角度确定靶标目标在帧 图像的像素坐标系中的象限位置， 并根据象限位置和旋转角度从帧图像中识别出靶标目标 的参考边两端的坐标值， 以及根据参考边两端的坐标值求解的参考边的旋转角度作为角度 分析结果。 2.根据权利要求1所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 特征向量矩阵的构建过程具体为： 将内靶标或外靶标以多旋转角度和多配置尺寸变换后建立模板靶标集； 提取模板靶标集中各个模板靶标的特 征向量后构建特 征向量矩阵。 3.根据权利要求2所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 模板靶标集的构建过程具体为： 依据配置尺寸序列将内靶标或外靶标等比变换处 理， 得到模板靶标组； 将配置尺寸序列转换成旋转角度序列， 旋转角度序列中的旋转角度大小与配置尺寸序 列中相应的配置尺寸大小呈正相关； 根据旋转角度 序列将相应模板靶标在3 60度范围内间隔旋转处 理， 得到模板靶标集。 4.根据权利要求1所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 内靶标和外靶标的靶标 形态相同， 且内靶标和外靶标均为非对称性形态。 5.根据权利要求1所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 靶标目标的检测过程具体为： 保存靶标目标在当前帧图像中的位置以及依据靶标目标 大小所扩展的搜索框大小； 若依据所扩展的搜索框大小未检测到靶标目标， 则依据预设比例对搜索框扩大， 直至 检测到靶标目标； 若搜索框的扩大次数达到预设次数阈值 时仍未检测到正确的靶标目标， 则进入下一帧 帧图像检测； 下一帧帧图像检测时的搜索框大小采用上一帧 帧图像检测结束时的搜索框大小。 6.根据权利要求1所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 若相 邻帧之间计算的角度分析结果差值大于步长角度值， 则以上一帧的角度分析结果与步长角 度值之和作为下一帧经 过逼近处 理后实际输出的角度分析 结果。 7.根据权利要求1所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 步骤A中， 角度分析 结果的确定过程具体为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114627395 B 2以相似度矩阵的最大值所对应模板靶标表征的旋转角度直接作为输出的角度分析结 果； 或， 根据相似度矩阵中最大值、 第二大值所对应模板靶标表征的旋转角度确定航向角 范围， 并根据最大值、 第二大值之比确定目标航向角在航向角范围中的位置， 以及将目标航 向角在航向角范围中位置所对应的目标角度值作为输出的角度分析 结果。 8.根据权利要求7所述的基于嵌套靶标的多旋翼无人机角度分析方法， 其特征是， 所述 目标角度值的计算公式具体为： 其中， 表示目标角度值； 表示相似度矩阵中第二大值所对应模板靶标表征的 旋转角度； 表示相似度矩阵中最大值所对应模板靶 标表征的旋转角度； 表示相似 度矩阵中的最大值； 表示相似度矩阵中的第二大值。 9.基于嵌套靶标的多旋翼无 人机角度分析系统， 其特 征是， 包括： 目标检测模块， 用于获取机载摄像设备视频流， 并以目标检测算法从视频流中的帧图 像上检测靶标目标； 参考选取模块， 用于提取检测到的靶标目标的连通域， 并依据连通域从靶标目标中分 割出完整的内靶标和/或外靶标， 以及依据飞行高度值和高度区间阈值选取相 应的内靶标 或外靶标作为 参考靶标； 特征分析模块， 用于依据模板靶标的配置尺寸对参考靶标归一化处理， 并计算参考靶 标的特征向量； 相似计算模块， 用于计算参考靶标的特征向量与预构建的特征向量矩阵之间的相似 度， 得到相似度矩阵； 角度分析模块， 用于以相似度矩阵的最大值不小于预设阈值来判断靶标检测正确， 若 正确， 则： 步骤A： 以相似度矩阵的最大值所对应模板靶标表征的旋转角度确定角度分析 结果； 或， 步骤B： 以相似度矩阵的最大值所对应模板靶标表征的旋转角度确定靶标目标在帧 图像的像素坐标系中的象限位置， 并根据象限位置和旋转角度从帧图像中识别出靶标目标 的参考边两端的坐标值， 以及根据参考边两端的坐标值求解的参考边的旋转角度作为角度 分析结果。 10.一种计算机终端， 包含存储器、 处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征是， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑8中任意一项 所述的基于 嵌套靶标的多旋翼无 人机角度分析 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114627395 B 3