本發(fā)明涉及定位及控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移動(dòng)終端的定位和控制方法、裝置及無人機(jī)。

背景技術(shù)：

在相關(guān)技術(shù)中，移動(dòng)終端定位技術(shù)主要分為三種：基于GPS的定位技術(shù)、基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的定位技術(shù)、基于色塊的視覺定位技術(shù)。其中，

基于GPS的定位技術(shù)一般適用于室外環(huán)境，但是由于民用GPS精度較低(只有3米的精度)，且存在遮擋和多徑效應(yīng)等問題，所以基于GPS的定位技術(shù)很難滿足移動(dòng)終端中的飛行器精準(zhǔn)定位與編隊(duì)飛行的要求。為了提高GPS的定位精度，必須使用差分GPS定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用已知精確三維坐標(biāo)的差分GPS基準(zhǔn)臺(tái)，向用戶/移動(dòng)終端實(shí)時(shí)發(fā)送修正信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)較高精度的定位。但是差分GPS設(shè)備造價(jià)較高，且仍然不能消除用戶/移動(dòng)終端GPS接收機(jī)本身的固有誤差。

基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的定位技術(shù)，需要在被定位物體/移動(dòng)終端上設(shè)置定位點(diǎn)，通過多個(gè)相機(jī)從不同的位置拍攝定位點(diǎn)，根據(jù)標(biāo)定好的相機(jī)位置以及相機(jī)本身固有參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算被定位物體的實(shí)時(shí)空間位置和姿態(tài)。運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)定位精度高，但價(jià)格及其昂貴，且在使用之前需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，使用及其不便。

綜上所述，急需提出一種新的移動(dòng)終端定位技術(shù)，解決在投入成本不高的情況下移動(dòng)終端定位精度的技術(shù)問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的精準(zhǔn)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提出一種移動(dòng)終端的定位和控制方法、裝置及無人機(jī)，在投入成本不高的情況下擴(kuò)大了精準(zhǔn)定位的范圍，并且實(shí)現(xiàn)一種新的控制移動(dòng)終端懸停與移動(dòng)的交互方式，同時(shí)提高了移動(dòng)終端的控制準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)終端的定位方法，包括：

從移動(dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息；

從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置的步驟包括：

根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在所述世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的內(nèi)參矩陣，獲得所述預(yù)設(shè)圖案的所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣，其中，所述內(nèi)參矩陣為所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)組成的矩陣；

獲取所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣的逆矩陣，得到所述預(yù)設(shè)圖案的攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；所述攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣即為當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置之后，包括：

比較當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否與所述移動(dòng)終端接收的目標(biāo)位置一致，所述目標(biāo)位置包括預(yù)設(shè)位置或所述移動(dòng)終端接收的控制位置；

在一致的情況下，所述移動(dòng)終端停于所述目標(biāo)位置；

在不一致的情況下，所述移動(dòng)終端移至所述目標(biāo)位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置之后，包括：

比較所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否有變化；

所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置發(fā)生變化的情況下，則所述移動(dòng)終端移至所述上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置之后，還包括：

根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置、上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置以及所述當(dāng)前時(shí)刻和所述上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，獲得所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度之后，還包括：

比較所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度與目標(biāo)速度是否一致，根據(jù)比較結(jié)果控制所述移動(dòng)終端移動(dòng)速度與所述目標(biāo)速度一致。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案包含至少兩種顏色，且其中兩種顏色之間的色差需大于預(yù)設(shè)值；通過圖像識(shí)別算法，利用所述色差從所述圖像信息中獲得預(yù)設(shè)圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案為非中心對(duì)稱圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案為Marker圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案包括：基礎(chǔ)符號(hào)和分組編碼符號(hào)，所述分組編碼符號(hào)位于基礎(chǔ)符號(hào)的周圍。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述基礎(chǔ)符號(hào)由N*N的點(diǎn)陣構(gòu)成，所述分組編碼符號(hào)由M*K的點(diǎn)陣構(gòu)成，K、M、N為大于1的正整數(shù)。

對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)終端定位裝置，包括：

圖像獲取單元，用于從移動(dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息；

預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元，用于從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案；

定位單元，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述定位單元包括：

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在所述世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的內(nèi)參矩陣，獲得所述預(yù)設(shè)圖案的所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣，其中，所述內(nèi)參矩陣為所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)組成的矩陣；

求逆模塊，用于獲取所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣的逆矩陣，得到所述預(yù)設(shè)圖案的攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；所述攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣即為當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述移動(dòng)終端定位裝置還包括：

判斷單元，用于比較當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否與所述移動(dòng)終端接收的目標(biāo)位置一致，所述目標(biāo)位置包括預(yù)設(shè)位置或所述移動(dòng)終端接收的控制位置；

懸停控制單元，用于在一致的情況下，所述移動(dòng)終端停于所述目標(biāo)位置；在不一致的情況下，所述移動(dòng)終端移至所述目標(biāo)位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述移動(dòng)終端定位裝置還包括：

比較單元，用于比較所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否有變化；

第一移動(dòng)控制單元，用于所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置發(fā)生變化的情況下，則所述移動(dòng)終端移至所述上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述移動(dòng)終端定位裝置還包括：

實(shí)際移動(dòng)速度獲取單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置、上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置以及所述當(dāng)前時(shí)刻和所述上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述移動(dòng)終端定位裝置還包括：

第二移動(dòng)控制單元，用于比較所述移動(dòng)終端的實(shí)際飛行速度與目標(biāo)速度，比較所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度與目標(biāo)速度是否一致，根據(jù)比較結(jié)果控制所述移動(dòng)終端移動(dòng)速度與所述目標(biāo)速度一致。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元獲取的預(yù)設(shè)圖案包含至少兩種顏色，且其中兩種顏色之間的色差需大于預(yù)設(shè)值；所述預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元通過圖像識(shí)別算法，利用所述色差從所述圖像信息中獲得預(yù)設(shè)圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元獲取的預(yù)設(shè)圖案為非中心對(duì)稱圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元獲取的預(yù)設(shè)圖案為Marker圖案。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)圖案包括：基礎(chǔ)符號(hào)和分組編碼符號(hào)，所述分組編碼符號(hào)位于基礎(chǔ)符號(hào)的周圍。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述基礎(chǔ)符號(hào)由N*N的點(diǎn)陣構(gòu)成，所述分組編碼符號(hào)由M*K的點(diǎn)陣構(gòu)成組成，M、K、N為大于1的正整數(shù)。

對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種無人機(jī)，包括上述移動(dòng)終端定位裝置的各個(gè)功能模塊。

對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種基于上述移動(dòng)終端的定位方法進(jìn)行移動(dòng)終端控制的方法，包括：

接收移動(dòng)終端的位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)通過如下方式獲?。簭囊苿?dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息，從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案，根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置；

獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)為腳本文件數(shù)據(jù)。

可選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：按順序執(zhí)行的多幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)，每幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)位置數(shù)據(jù)，所述獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：依次獲取每幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)；

所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令包括：

對(duì)獲取的當(dāng)前幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)計(jì)算所述預(yù)設(shè)位置數(shù)據(jù)與接收的位置數(shù)據(jù)之間的差值；

根據(jù)所述差值生成當(dāng)前的控制所述移動(dòng)終端飛行的控制命令。

對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種移動(dòng)終端控制裝置，包括：

接收單元，用于接收移動(dòng)終端的位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)通過如下方式獲?。簭囊苿?dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息，從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案，根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置；

獲取單元，用于獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)；

飛行控制單元，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令。

對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種無人機(jī)，包括上述的移動(dòng)終端控制裝置。

上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

1、相比現(xiàn)有的移動(dòng)終端定位方式，本技術(shù)方案不需要投入昂貴的設(shè)備，并且可將移動(dòng)終端的定位精度提升至亞厘米級(jí)，滿足移動(dòng)終端中的飛行器對(duì)于精準(zhǔn)懸停與編隊(duì)飛行的精度要求。

2、本技術(shù)方案可有效擴(kuò)大移動(dòng)終端精準(zhǔn)定位的范圍，尤其滿足移動(dòng)終端中的飛行器編隊(duì)飛行對(duì)空間的要求。

3、相比于其他圖案檢測(cè)技術(shù)，Marker圖案檢測(cè)技術(shù)具有計(jì)算量小，準(zhǔn)確度高、對(duì)光照不敏感等優(yōu)點(diǎn)。

4、在滿足精確定位的同時(shí)，通過移動(dòng)Marker圖案，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端的控制，提供了一種新的移動(dòng)終端操控方式。

5、由于采用上述定位方式能夠獲得高精確度的位置數(shù)據(jù)，基于該高精確度的位置數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行控制，有效保證了控制準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為攝像成像幾何關(guān)系示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端的定位方法流程圖；

圖3為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之一；

圖4為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之二；

圖5為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之三；

圖6為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置框圖；

圖7為本裝置中定位單元的功能框圖；

圖8為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之一；

圖9為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之二；

圖10為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之三；

圖11為本發(fā)明提供的一種無人機(jī)框圖；

圖12為本實(shí)施例的世界坐標(biāo)系建立示意圖；

圖13為本實(shí)施例的識(shí)別出的Marker圖案示意圖；

圖14為本實(shí)施例的定位流程圖；

圖15為本實(shí)施例的移動(dòng)終端的控制方法的流程圖；

圖16為本實(shí)施例的移動(dòng)終端的控制裝置的框圖；

圖17為本實(shí)施例的預(yù)設(shè)圖案中的基礎(chǔ)符號(hào)示意圖；

圖18為本實(shí)施例的預(yù)設(shè)圖案示意圖；

圖19為本實(shí)施例的定位符號(hào)示意圖；

圖20為本實(shí)施例對(duì)圖19所示的示意圖分組擴(kuò)展后的示意圖；

圖21為本實(shí)施例定位圖案示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，本發(fā)明的實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)為一種系統(tǒng)、裝置、設(shè)備、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本公開可以具體實(shí)現(xiàn)為以下形式，即：完全的硬件、完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，或者硬件和軟件結(jié)合的形式。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出了一種移動(dòng)終端的定位方法、移動(dòng)終端定位裝置及無人機(jī)。

在本文中，需要理解的是，所涉及的術(shù)語(yǔ)中：

1、世界坐標(biāo)系：由于圖像采集設(shè)備可安放在環(huán)境中的任意位置，在環(huán)境中選擇一個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系來描述圖像采集設(shè)備的位置，并用基準(zhǔn)坐標(biāo)系描述環(huán)境中任何物體的位置，該基準(zhǔn)坐標(biāo)系為世界坐標(biāo)系。

2、圖像坐標(biāo)系：圖像采集設(shè)備采集的數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)可以存儲(chǔ)為數(shù)組，數(shù)組中的每一個(gè)元素(像素，pixel)的值即是圖像點(diǎn)的亮度(灰度)。在圖像上定義直角坐標(biāo)系u-v，每一像素的坐標(biāo)(u,v)分別是該像素在數(shù)組中的列數(shù)和行數(shù)。故(u,v)是以像素為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)。

3、攝像機(jī)坐標(biāo)系：攝像機(jī)成像幾何關(guān)系可由圖1表示，其中，O點(diǎn)稱為攝像機(jī)光心，攝像機(jī)的光軸和圖像平面垂直，攝像機(jī)的光軸與成像平面坐標(biāo)系的x軸和y軸平行。光軸與圖像平面的交點(diǎn)為圖像主點(diǎn)O'，由點(diǎn)O與軸組成的直角坐標(biāo)系稱為攝像機(jī)坐標(biāo)系。OO'為攝像機(jī)焦距。

4、懸停：飛行器在一定高度上保持空間位置基本不變的飛行狀態(tài)。

此外，附圖中的任何元素?cái)?shù)量均用于示例而非限制，以及任何命名都僅用于區(qū)分，而不具有任何限制含義。

下面參考本發(fā)明的若干代表性實(shí)施方式，詳細(xì)闡釋本發(fā)明的原理和精神。

發(fā)明概述

常規(guī)上，現(xiàn)有移動(dòng)終端定位的技術(shù)要么依賴于價(jià)格昂貴的定位設(shè)備提高定位精度，要么受外界環(huán)境影響降低定位精度。

對(duì)于這些情況，本發(fā)明提供了一種新的移動(dòng)終端定位機(jī)制。該技術(shù)方案在地面設(shè)置預(yù)設(shè)圖案，基于預(yù)設(shè)圖案建立世界坐標(biāo)系，從移動(dòng)終端上的圖像采集設(shè)備中獲得的圖像里識(shí)別出預(yù)設(shè)圖案，同時(shí)獲得預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)，利用預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)確定移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。利用移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置，實(shí)時(shí)對(duì)移動(dòng)終端的位置和朝向進(jìn)行修正，達(dá)到目標(biāo)位置或目標(biāo)速度。

在本技術(shù)方案中，圖像信息中的坐標(biāo)根據(jù)圖像坐標(biāo)系確定。

在本說明書中，圖像采集設(shè)備指代具有實(shí)時(shí)采集外界影像的系統(tǒng)和/或設(shè)備，不限于對(duì)地光流攝像頭、雙目攝像頭、無人機(jī)的主攝像頭等。

在本說明書中，本技術(shù)方案不僅僅限定于無人機(jī)，只要是飛行器等移動(dòng)終端均可適用本技術(shù)方案。

在介紹了本發(fā)明的基本原理之后，下面具體介紹本發(fā)明的各種非限制性實(shí)施方式。

應(yīng)用場(chǎng)景總覽

第一種應(yīng)用場(chǎng)景：不管移動(dòng)終端處于何種運(yùn)行狀態(tài)，地面設(shè)置的預(yù)設(shè)圖案處于靜止?fàn)顟B(tài)。

移動(dòng)終端通過圖像采集設(shè)備采集圖像信息，根據(jù)圖像識(shí)別算法從圖像信息中獲得預(yù)設(shè)圖案。利用預(yù)設(shè)圖案建立世界坐標(biāo)系，通過預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)確定移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。一旦移動(dòng)終端收到懸停控制命令，控制移動(dòng)終端懸停。在懸停控制命令中，包括預(yù)設(shè)懸停位置，即目標(biāo)位置。該目標(biāo)位置可以是人為設(shè)置位置，也可以是移動(dòng)終端接收懸停控制命令時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置。

由于移動(dòng)終端實(shí)時(shí)獲取在世界坐標(biāo)系中的位置，比較移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)位置與目標(biāo)位置來判斷移動(dòng)終端是否出現(xiàn)偏移等情況的發(fā)生，一旦出現(xiàn)偏移，可以根據(jù)當(dāng)前移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置來控制無人機(jī)的速度或加速度向偏移的反方向調(diào)整，將移動(dòng)終端移至目標(biāo)位置。

由本應(yīng)用場(chǎng)景可知，本技術(shù)方案將移動(dòng)終端的定位精度提升至亞厘米級(jí)，并在確保移動(dòng)終端在相應(yīng)的目標(biāo)位置處于懸停。

第二種應(yīng)用場(chǎng)景：不管移動(dòng)終端處于何種運(yùn)行狀態(tài)，地面設(shè)置的預(yù)設(shè)圖案的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變。由于世界坐標(biāo)系基于預(yù)設(shè)圖案建立的，世界坐標(biāo)系的位置隨著預(yù)設(shè)圖案的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變而相應(yīng)改變，使得預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)不變。

如果移動(dòng)終端沒有做出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置會(huì)發(fā)生變化，那么移動(dòng)終端采集圖像信息時(shí)獲得的預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的位置也發(fā)生變化。利用預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)確定移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。

為了達(dá)到通過預(yù)設(shè)圖案控制移動(dòng)終端的目的，比較所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否有變化；所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置發(fā)生變化的情況，說明移動(dòng)終端與預(yù)設(shè)圖案處于相對(duì)運(yùn)行狀態(tài)，需要調(diào)整移動(dòng)終端運(yùn)行速度，達(dá)到移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置不在發(fā)生變化。

由本應(yīng)用場(chǎng)景可知，本技術(shù)方案不僅能夠精確控制移動(dòng)終端在預(yù)設(shè)位置懸停，還可以通過控制預(yù)設(shè)圖案來控制移動(dòng)終端的移動(dòng)方式，給出一種新的對(duì)移動(dòng)終端的操控方式。

第三種應(yīng)用場(chǎng)景：基于預(yù)設(shè)圖案建立世界坐標(biāo)系，不管預(yù)設(shè)圖案處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的位置不變。給移動(dòng)終端一個(gè)控制命令，期望移動(dòng)終端達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)速度。根據(jù)控制命令，移動(dòng)終端做出響應(yīng)，改變移動(dòng)終端當(dāng)前的速度或加速度。

在實(shí)際應(yīng)用中，移動(dòng)終端有很大可能性沒有達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)速度。這種情況下，利用預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)確定移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置以及所述當(dāng)前時(shí)刻和所述上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得移動(dòng)終端的實(shí)際移動(dòng)速度。

比較移動(dòng)終端的實(shí)際移動(dòng)速度與預(yù)設(shè)目標(biāo)速度，控制移動(dòng)終端的速度向偏移的反方向進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端當(dāng)前的實(shí)際移動(dòng)速度與控制命令中的預(yù)期目標(biāo)速度一致。

示例性方法

下面結(jié)合上述三種應(yīng)用場(chǎng)景，參考圖2、圖3、圖4、圖5對(duì)本發(fā)明的移動(dòng)終端定位方法進(jìn)行介紹。

需要注意的是，上述應(yīng)用場(chǎng)景僅是為了便于理解本發(fā)明的精神和原理而示出，本發(fā)明的實(shí)施方式在此方面不受任何限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施方式可以應(yīng)用于適用的任何場(chǎng)景。

如圖2所示，為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端的定位方法流程圖。包括：

步驟201)：從移動(dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息；

步驟202)：從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案；

通過圖像識(shí)別算法中圖像信息中得到預(yù)設(shè)圖案。

步驟203)：根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

在步驟203中，根據(jù)預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、預(yù)設(shè)圖案在圖像信息中的坐標(biāo)以及圖像采集設(shè)備的內(nèi)參矩陣，獲得預(yù)設(shè)圖案的世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣。對(duì)預(yù)設(shè)圖案的世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣求逆，得到預(yù)設(shè)圖案的攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣即為當(dāng)前時(shí)刻移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。其中，圖像采集設(shè)備的內(nèi)參矩陣是圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)組成的矩陣。

針對(duì)上述第一種應(yīng)用場(chǎng)景，如圖3所示，為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之一。在圖2的基礎(chǔ)上，還包括：

步驟204)：比較當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否與所述移動(dòng)終端接收的目標(biāo)位置一致，所述目標(biāo)位置包括預(yù)設(shè)位置或所述移動(dòng)終端接收的控制位置；

步驟205)：在一致的情況下，所述移動(dòng)終端停于所述目標(biāo)位置；在不一致的情況下，所述移動(dòng)終端移至所述目標(biāo)位置。

本方法能夠精確控制移動(dòng)終端的懸停，并實(shí)時(shí)監(jiān)控移動(dòng)終端在懸停過程中是否出現(xiàn)漂移，根據(jù)漂移情況采用相應(yīng)措施，確保移動(dòng)終端在目標(biāo)位置一直處于懸停狀態(tài)。

針對(duì)上述第二種應(yīng)用場(chǎng)景，如圖4所示，為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之二。在圖2的基礎(chǔ)上，還包括：

步驟204’)：比較所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否有變化；

步驟205’)：所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置發(fā)生變化的情況下，則所述移動(dòng)終端移至所述上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

本方法可以不用通過控制終端，僅移動(dòng)預(yù)設(shè)圖案即可讓移動(dòng)終端做出相應(yīng)移動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)定位的基礎(chǔ)上，給出一種對(duì)移動(dòng)終端新的控制方式。

針對(duì)上述第三種應(yīng)用場(chǎng)景，如圖5所示，為本發(fā)明提出的一種移動(dòng)終端定位應(yīng)用的流程圖之三。在圖2的基礎(chǔ)上，還包括：

步驟204”)：根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置、上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置以及所述當(dāng)前時(shí)刻和所述上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度；

步驟205”)：比較所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度與目標(biāo)速度是否一致，根據(jù)比較結(jié)果控制所述移動(dòng)終端移動(dòng)速度與所述目標(biāo)速度一致。

本方法能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)移動(dòng)終端在執(zhí)行控制命令時(shí)實(shí)際的移動(dòng)速度，并且發(fā)現(xiàn)移動(dòng)終端執(zhí)行不到位時(shí)可以做出相應(yīng)調(diào)整，使得移動(dòng)終端最終嚴(yán)格實(shí)行相應(yīng)控制命令。本技術(shù)可以運(yùn)用在飛行器編隊(duì)飛行中，提高編隊(duì)飛行的效率。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管在附圖中以特定順序描述了本發(fā)明方法的操作，但是，這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部所示的操作才能實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個(gè)步驟合并為一個(gè)步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€(gè)步驟分解為多個(gè)步驟執(zhí)行。

示例性裝置

在介紹了本發(fā)明示例性實(shí)施方式的方法之后，接下來，參考圖6對(duì)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的裝置進(jìn)行介紹。

如圖6所示，為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置框圖。包括：

圖像獲取單元601，用于從移動(dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息；

預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元602，用于從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案；

在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元602獲取的預(yù)設(shè)圖案包含至少兩種顏色，且其中兩種顏色之間的色差需大于預(yù)設(shè)值；預(yù)設(shè)圖案識(shí)別單元602通過圖像識(shí)別算法，利用所述色差從所述圖像信息中獲得預(yù)設(shè)圖案。

定位單元603，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

如圖7所示，為本裝置中定位單元的功能框圖。包括：

計(jì)算模塊6031，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在所述世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的內(nèi)參矩陣，獲得所述預(yù)設(shè)圖案的所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣，其中，所述內(nèi)參矩陣為所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)組成的矩陣；

求逆模塊6032，用于對(duì)所述預(yù)設(shè)圖案的所述世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣求逆，得到所述預(yù)設(shè)圖案的攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；所述攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣即為當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置。

如圖8所示，為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之一。在執(zhí)行第一應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，在圖6的基礎(chǔ)上，該移動(dòng)終端定位裝置還包括：

判斷單元604，用于比較當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否與所述移動(dòng)終端接收的目標(biāo)位置一致，所述目標(biāo)位置包括預(yù)設(shè)位置或所述移動(dòng)終端接收的控制位置；

懸?？刂茊卧?05，用于在一致的情況下，所述移動(dòng)終端停于所述目標(biāo)位置；在不一致的情況下，所述移動(dòng)終端移至所述目標(biāo)位置。

本裝置能夠精確控制移動(dòng)終端的懸停，并實(shí)時(shí)監(jiān)控移動(dòng)終端在懸停過程中是否出現(xiàn)漂移，根據(jù)漂移情況采用相應(yīng)措施，確保移動(dòng)終端在目標(biāo)位置一直處于懸停狀態(tài)。

如圖9所示，為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之二。在執(zhí)行第二應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，在圖6的基礎(chǔ)上，該移動(dòng)終端定位裝置還包括：

比較單元604’，用于比較所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置是否有變化；

第一移動(dòng)控制單元605’，用于所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置發(fā)生變化的情況下，則所述移動(dòng)終端移至所述上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

本裝置可以不用通過控制終端，僅移動(dòng)預(yù)設(shè)圖案即可讓移動(dòng)終端做出相應(yīng)移動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)定位的基礎(chǔ)上，給出一種對(duì)移動(dòng)終端新的控制方式。

如圖10所示，為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)終端定位裝置應(yīng)用框圖之三。在執(zhí)行第三應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，在圖6的基礎(chǔ)上，該移動(dòng)終端定位裝置還包括：

實(shí)際移動(dòng)速度獲取單元604”，用于根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置、上一時(shí)刻所述移動(dòng)終端在世界坐標(biāo)系中的位置以及所述當(dāng)前時(shí)刻和所述上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度；

第二移動(dòng)控制單元605”，用于比較所述移動(dòng)終端的實(shí)際飛行速度與目標(biāo)速度，比較所述移動(dòng)終端的移動(dòng)速度與目標(biāo)速度是否一致，根據(jù)比較結(jié)果控制所述移動(dòng)終端移動(dòng)速度與所述目標(biāo)速度一致。

本裝置能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)移動(dòng)終端執(zhí)行關(guān)于速度或加速度方面的控制命令的情況，并且發(fā)現(xiàn)移動(dòng)終端執(zhí)行不到位，控制移動(dòng)終端做出相應(yīng)調(diào)整，使得移動(dòng)終端最終嚴(yán)格實(shí)行相應(yīng)控制命令。

此外，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了移動(dòng)終端定位裝置的若干單元，但是這種劃分僅僅并非強(qiáng)制性的。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，上文描述的兩個(gè)或更多單元的特征和功能可以在一個(gè)單元中具體化。同樣，上文描述的一個(gè)單元的特征和功能也可以進(jìn)一步劃分為由多個(gè)單元來具體化。

示例性設(shè)備

基于上述示例性裝置和方法，本實(shí)施例還提出一種無人機(jī)，如圖11所示。該無人機(jī)用于根據(jù)各種請(qǐng)求指令去執(zhí)行定位應(yīng)用程序，包括：

存儲(chǔ)器a，用于存儲(chǔ)請(qǐng)求指令；

處理器b，其與所述存儲(chǔ)器耦合，該處理器被配置為執(zhí)行存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的請(qǐng)求指令，其中，所述處理器被配置的應(yīng)用程序用于：

從圖像采集設(shè)備中實(shí)時(shí)獲取圖像信息；

從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述無人機(jī)在所述世界坐標(biāo)系中的位置。

處理器b還被配置了實(shí)現(xiàn)圖3、圖4、圖5所示的工作流程的應(yīng)用程序。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀程序，其中當(dāng)在電子設(shè)備中執(zhí)行所述程序時(shí)，所述程序使得計(jì)算機(jī)在移動(dòng)終端中執(zhí)行如圖2、圖3、圖4以及圖5所述的移動(dòng)終端定位方法。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀程序使得計(jì)算機(jī)在移動(dòng)終端中執(zhí)行如圖2、圖3、圖4以及圖5所述的移動(dòng)終端定位方法。

實(shí)施例

為了能夠更加直觀的描述本發(fā)明的特點(diǎn)和工作原理，下文將結(jié)合一個(gè)實(shí)際運(yùn)用場(chǎng)景來描述。

在本實(shí)施例中，移動(dòng)終端選為無人機(jī)。在實(shí)際運(yùn)用中，圖像采集設(shè)備設(shè)置在無人機(jī)上，圖像采集設(shè)備設(shè)置在世界坐標(biāo)系中的位置就是無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置。

場(chǎng)景描述：在地面上設(shè)置一幅預(yù)設(shè)圖案或多幅預(yù)設(shè)圖案，該預(yù)設(shè)圖案為非中心對(duì)稱圖像。預(yù)設(shè)圖案上包含至少兩種顏色，且其中兩種顏色的色差需大于預(yù)設(shè)值。目的在于能夠從圖像采集設(shè)置中很方便的識(shí)別出預(yù)設(shè)圖案來。

在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)圖案選為Marker圖案。采用Marker圖案是因?yàn)镸arker圖案的檢測(cè)更為方便和穩(wěn)定。

對(duì)于本技術(shù)方案來說，涉及到的世界坐標(biāo)系基于預(yù)設(shè)圖案(對(duì)于本實(shí)施例來說就是Marker圖案)建立的。如圖12所示。使用多幅Marker圖案按一定規(guī)則排列，按水平和垂直各相隔40cm放置一幅Marker圖案，基于某幅Marker圖案建立一個(gè)世界坐標(biāo)系，由圖12可知，世界坐標(biāo)系的X軸和Y軸在水平面內(nèi)，世界坐標(biāo)系的Z軸正方向垂直地面向下。

在實(shí)際應(yīng)用中，Marker圖案的形狀為正方形、長(zhǎng)方形，也可以是其他形狀。具體地，Marker圖案的尺寸無要求，與工作距離和鏡頭視場(chǎng)角有關(guān)，但無人機(jī)要知道Maker圖案的尺寸，以便于獲取Marker圖案的坐標(biāo)信息。對(duì)于本實(shí)施來說，如果知道每幅Marker圖案的實(shí)際物理尺寸和相鄰Marker圖案之間的距離，那么我們就可以表示出每幅Marker圖案的4個(gè)頂點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在圖12中，有10幅Marker圖案，那么可以得到40個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)。該坐標(biāo)是Marker圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。如果圖12中只有一幅Marker圖案，那么同樣可以建立世界坐標(biāo)系，得到4個(gè)頂點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)設(shè)圖案由基礎(chǔ)符號(hào)和分組編碼符號(hào)組成。每個(gè)基礎(chǔ)符號(hào)由7*7的點(diǎn)陣表示，如圖17所示。每個(gè)基礎(chǔ)符號(hào)都必須區(qū)別于其他基礎(chǔ)符號(hào)，同時(shí)基礎(chǔ)符號(hào)具有方向性。在基礎(chǔ)符號(hào)的周圍有一圈黑白方格(相當(dāng)于點(diǎn)陣)組成的分組編碼符號(hào)，如圖18所示。

分組編碼符號(hào)并不限于黑白方格的形式，還可以是其他的圖案、字符、圖片等等，在實(shí)際的應(yīng)用中，僅僅使用基礎(chǔ)字符作為預(yù)設(shè)圖案的編碼是有限的，在一組基礎(chǔ)符號(hào)上設(shè)計(jì)同一個(gè)分組編碼符號(hào)，方便擴(kuò)展。

如圖19所示，為本實(shí)施例定位符號(hào)示意圖。在圖19中，由5個(gè)預(yù)設(shè)圖案組成的一組定位符號(hào)，一組五個(gè)不同基礎(chǔ)符號(hào)共用一個(gè)分組編碼符號(hào)，需要注意其中兩個(gè)字母B是兩個(gè)不同的基礎(chǔ)符號(hào)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用基礎(chǔ)符號(hào)周圍的分組編碼符號(hào)，對(duì)圖19所示的定位符號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，如圖20所示。擴(kuò)展圖案組合結(jié)果就是利用基礎(chǔ)符號(hào)DOB₁B₂Y進(jìn)行擴(kuò)展得到的，具體為10個(gè)分組編碼字符對(duì)基礎(chǔ)字符DOB₁B₂Y進(jìn)行了擴(kuò)展。

另外，每個(gè)基礎(chǔ)符號(hào)在一組定位符號(hào)里有一個(gè)坐標(biāo)，以左上角的點(diǎn)為準(zhǔn)，單位為基礎(chǔ)符號(hào)邊長(zhǎng)。由此可以定義出基礎(chǔ)符號(hào)以及它們的相互關(guān)系，例如，目標(biāo)區(qū)域布設(shè)多幅預(yù)設(shè)圖案。一旦預(yù)設(shè)圖案布設(shè)完畢，每個(gè)預(yù)設(shè)圖案的世界坐標(biāo)也確定。每一幅預(yù)設(shè)圖案對(duì)應(yīng)一個(gè)坐標(biāo)，以預(yù)設(shè)圖案上基礎(chǔ)符號(hào)的點(diǎn)陣中第一行、第一列所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo)表示。每個(gè)預(yù)設(shè)圖案使用二進(jìn)制文件存儲(chǔ)，存儲(chǔ)形式為(ID，x，y，size)。其中，ID表示每個(gè)預(yù)設(shè)圖案的分組編碼符號(hào)信息。(x，y)表示每幅預(yù)設(shè)圖案中基礎(chǔ)符號(hào)的左上角的點(diǎn)的坐標(biāo)。Size表示基礎(chǔ)符號(hào)的尺寸大小。

在實(shí)際應(yīng)用中，如圖21所示，為本實(shí)施例定位圖案示意圖。在布設(shè)Marker圖案時(shí)，基礎(chǔ)符號(hào)之間的間距與基礎(chǔ)符號(hào)的尺寸大小相同，世界坐標(biāo)系建立完畢。Marker圖案的邊長(zhǎng)為10cm。在圖21中，左上角的Marker圖案為ID編碼為2的圖案“D”。在世界坐標(biāo)系的x軸方向上，圖案“D”的左上角的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為10倍基礎(chǔ)符號(hào)的尺寸；在世界坐標(biāo)系的y軸方向上，圖案“D”的左上角的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為4倍基礎(chǔ)符號(hào)的尺寸。所以，圖案“D”的左上角的點(diǎn)的坐標(biāo)為(-10，-4)。存儲(chǔ)時(shí)，對(duì)圖案“D”的存儲(chǔ)信息為(2，-10，-4，10)。由于每個(gè)基礎(chǔ)符號(hào)的尺寸大小為10cm。則圖案“D”的左上角的點(diǎn)的世界坐標(biāo)為(-100，-40，0)。

如圖13所示，在本實(shí)施例中，Marker圖案上有ID信息。目的在于實(shí)際應(yīng)用中，地面上不止設(shè)置一幅Marker圖案，有可能多幅Marker圖案。每一幅Marker圖案上有對(duì)應(yīng)的ID信息，方便可以根據(jù)ID信息獲取每一幅Marker圖案相應(yīng)的坐標(biāo)信息，并更方便記載和存儲(chǔ)預(yù)設(shè)圖案的所有坐標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)多個(gè)預(yù)設(shè)圖案的精確識(shí)別，并為后期的算法精確實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

利用圖像處理方法從圖像采集設(shè)備采集的圖像信息中識(shí)別出Marker圖案和對(duì)應(yīng)的ID信息，并同時(shí)獲得Marker圖案的四個(gè)頂點(diǎn)在圖像信息中的坐標(biāo)，根據(jù)ID信息，Marker圖案在圖像信息中的坐標(biāo)與Marker圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)。

現(xiàn)在我們已經(jīng)有了Marker圖像40個(gè)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(X_i,Y_i,Z_i)以及40個(gè)在圖像信息中的坐標(biāo)(u_i,v_i)。設(shè)K為圖像采集裝置的內(nèi)參矩陣，內(nèi)參矩陣為圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)組成的矩陣。另，定義World2CamRT為世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣，定義Cam2WorldRT為攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)平移矩陣滿足下述關(guān)系：

對(duì)上述式1求解PnP問題，即可計(jì)算出World2CamRT，而Cam2WorldRT可表示為：

Cam2WorldRT＝World2CamRT' (2)

式中，Cam2WorldRT即可表示圖像采集裝置在世界坐標(biāo)系中的位置。圖像采集設(shè)備在世界坐標(biāo)系中的位置即為無人機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置。

如圖14所示，為本實(shí)施例的定位流程圖。由圖14可知，根據(jù)圖像識(shí)別算法從相機(jī)獲取的圖像中識(shí)別出Marker圖案。根據(jù)Marker圖案的形狀、尺寸以及位置關(guān)系，獲得每一幅Marker圖案的4個(gè)頂點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息以及對(duì)應(yīng)地在圖像信息中的坐標(biāo)信息。利用上式(1)和上式(2)獲得無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置，根據(jù)無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置控制無人機(jī)的速度或加速度向偏移的反方向進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)施例1：當(dāng)無人機(jī)執(zhí)行懸停命令時(shí)，無人機(jī)實(shí)時(shí)根據(jù)上式(1)和上式(2)獲得無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置，比較無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)位置與預(yù)設(shè)懸停位置來判斷無人機(jī)是否出現(xiàn)偏移等情況的發(fā)生，一旦出現(xiàn)偏移，可以根據(jù)當(dāng)前無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置來控制無人機(jī)的速度或加速度向偏移的反方向調(diào)整，將無人機(jī)移至預(yù)設(shè)懸停位置。從而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)一直在預(yù)設(shè)懸停位置上懸停。

實(shí)施例2：控制Marker圖案處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)在Marker圖案上，Marker圖案運(yùn)動(dòng)，世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)隨之運(yùn)動(dòng)，那么世界坐標(biāo)系也隨之運(yùn)動(dòng)。不管Marker圖案運(yùn)動(dòng)與否，Marker圖案在所構(gòu)建的世界坐標(biāo)系中的頂點(diǎn)坐標(biāo)不變。如果無人機(jī)沒有做出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)改變，無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置也發(fā)生變化，同時(shí)Marker圖案在圖像信息中的位置也發(fā)生變化。無人機(jī)根據(jù)上式(1)和上式(2)獲得無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置。

為了達(dá)到通過Marker圖案控制無人機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如：需要讓無人機(jī)向右飛行時(shí)，通過向右移動(dòng)Marker圖案控制無人機(jī)向右飛行。無人機(jī)必須追隨Marker圖案運(yùn)動(dòng)，最終使得無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置不在變化。比較當(dāng)前時(shí)刻無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整無人機(jī)的速度，使得無人機(jī)的速度與Marker圖案的運(yùn)動(dòng)速度相等，這樣無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置不再發(fā)生變化。

實(shí)施例3：不管Marker圖案處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，Marker圖案在世界坐標(biāo)系中的位置不變。給無人機(jī)一個(gè)控制命令，期望無人機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)速度。根據(jù)控制命令，無人機(jī)做出響應(yīng)，改變無人機(jī)當(dāng)前的速度或加速度。這樣Marker圖案在圖像信息中的位置也發(fā)生變化。在實(shí)際應(yīng)用中，無人機(jī)有很大可能性沒有達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)速度。這種情況下，無人機(jī)實(shí)時(shí)根據(jù)上式(1)和上式(2)獲得無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置與上一時(shí)刻無人機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置以及當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻的時(shí)間差，獲得無人機(jī)的實(shí)際飛行速度；比較無人機(jī)的實(shí)際飛行速度與預(yù)設(shè)目標(biāo)速度，對(duì)無人機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整，使得無人機(jī)當(dāng)前的實(shí)際飛行速度與控制命令中的預(yù)期目標(biāo)速度一致。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于上述移動(dòng)終端的定位方法進(jìn)行移動(dòng)終端控制的方法，如圖15中所示為所述方法流程圖，該方法主要包括如下步驟：

步驟1501、接收移動(dòng)終端的位置數(shù)據(jù)。

所述位置數(shù)據(jù)的獲取方式同上面實(shí)施例中所述，主要包括如下過程：從移動(dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息，從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案，根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置。具體細(xì)節(jié)詳見上面實(shí)施例中所述，此處不再贅述。

步驟1502、獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)。

所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)為腳本文件數(shù)據(jù)，該預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)可預(yù)先保存于移動(dòng)終端本地。

所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：按順序執(zhí)行的多幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)，每幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)位置數(shù)據(jù)。所述獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：依次獲取每幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)。

移動(dòng)終端可以以預(yù)定獲取頻率獲取所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)，即每隔預(yù)設(shè)間隔時(shí)間獲取一幀數(shù)據(jù)。例如，該預(yù)定獲取頻率是20fps，則移動(dòng)終端每秒獲取20幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)，每相鄰兩幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)的獲取間隔時(shí)間為50ms。

該預(yù)定獲取速率可以通過定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，設(shè)定定時(shí)器的時(shí)間間隔為預(yù)定獲取速率對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)間隔時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)每隔預(yù)設(shè)間隔時(shí)間讀取一幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例對(duì)移動(dòng)終端獲取預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)的頻率不做限制。

步驟1503、根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令。

所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令包括：

對(duì)獲取的當(dāng)前幀預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)計(jì)算所述預(yù)設(shè)位置數(shù)據(jù)與接收的位置數(shù)據(jù)之間的差值；之后根據(jù)所述差值生成當(dāng)前的控制所述移動(dòng)終端飛行的控制命令。根據(jù)該差值生成控制移動(dòng)終端飛行的控制命令，可以是對(duì)差值進(jìn)行PID運(yùn)算，將差值乘以比例因子K，對(duì)差值的積分項(xiàng)乘以I，對(duì)差值的微分項(xiàng)乘以D，再將該三項(xiàng)求和，獲得對(duì)飛行器110的總控制量。該總控制量中，差值乘以比例因子K作為飛行位置控制量，積分項(xiàng)乘以I作為飛行速度控制量，微分項(xiàng)乘以D作為飛行加速度控制量。當(dāng)然，在本實(shí)施例中，K、I、D的具體數(shù)值由用戶根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，在本實(shí)施例中并不作為限制。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種移動(dòng)終端控制裝置，如圖16中所示為所述裝置框圖，該裝置主要包括如下單元：

接收單元1601，用于接收移動(dòng)終端的位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)通過如下方式獲?。簭囊苿?dòng)終端的圖像采集設(shè)備中獲取圖像信息，從所述圖像信息中獲取預(yù)設(shè)圖案，根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、所述預(yù)設(shè)圖案在所述圖像信息中的坐標(biāo)以及所述圖像采集設(shè)備的拍攝參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻所述移動(dòng)終端在所述世界坐標(biāo)系中的位置；

獲取單元1602，用于獲取所述移動(dòng)終端的預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)；

飛行控制單元1603，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)飛行規(guī)劃數(shù)據(jù)以及所述位置數(shù)據(jù)生成控制所述移動(dòng)終端飛行的飛行控制命令。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種無人機(jī)，包括上面實(shí)施例中所述的移動(dòng)終端控制裝置。

以上具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。