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基于视觉系统的无人直升机自主降落

作　者: 孙伟光
导　师: 郝应光
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无人直升机双目视觉位姿估计三维重构目标识别摄像机标定
分类号: V279
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

无人直升机由于其飞行性能好、维护方便、成本低等诸多优点,在军事以及民用领域得到了广泛的应用,近年来一直是国内外许多科研机构的研究对象。自主降落技术是构成无人机自主飞行的重要组成部分,其中基于视觉系统的自主降落技术是该领域主要的研究内容之一。针对传统H地标的几何特征,提出一种基于轮廓拟合的地标识别。通过计算地标轮廓顶点的个数,判断地标的当前状态。若图像中的地标是完整的,实时的顶点信息计算可获取无人机的位姿关系。若只包含部分地标,则可估计出无人机的移动方位和平移量,以使地标完整出现在视野中。实验模拟验证算法,结果表明本文算法实时性好、计算结果稳定,且平移量的估计可有效的实现呈现完整地标的目的。考虑在无地标指示情况下的自主降落,由于没有关于环境的先验知识,单目视觉不能完成无人直升机姿态的计算。为此搭建双目视觉系统,对当前场景信息进行重构。计算场景中区域的平坦度以及相对摄像机平面的倾角,以判断当前区域是否满足预先设定的降落区域要求。在获取满足降落条件的区域后,通过帧间点的匹配跟踪区域,实时计算区域平面相对摄像机平面的夹角及位置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 研究背景与意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 论文的主要工作  9-10
  1.4 论文章节安排  10-11
2 摄像机系统及图像增强技术  11-26
  2.1 摄像机成像模型  11-13
  2.2 摄像机标定  13-17
    2.2.1 张正友标定  14-16
    2.2.2 透镜畸变  16-17
  2.3 双目摄像机模型  17-20
    2.3.1 平行光轴系统结构  18-19
    2.3.2 共光轴系统结构  19-20
  2.4 图像增强  20-25
    2.4.1 灰度变换  21
    2.4.2 直方图均衡  21-22
    2.4.3 平滑滤波  22-23
    2.4.4 图像锐化  23-25
      2.4.4.1 梯度法  23-24
      2.4.4.2 拉普拉斯算子  24-25
  2.5 本章小结  25-26
3 基于单目视觉的地标识别以及位姿计算  26-35
  3.1 坐标系的设定  27-28
  3.2 基于地标几何特征的方法  28-33
    3.2.1 轮廓的多边形逼近  28-29
    3.2.2 完整地标的识别以及位姿计算  29-30
    3.2.3 部分地标的识别以及平移估算  30-33
  3.3 实验分析  33-34
  3.4 本章小结  34-35
4 双目降落区域选择  35-52
  4.1 双目重构  35-45
    4.1.1 双目标定  35-36
    4.1.2 极线校正  36-38
    4.1.3 立体匹配  38-40
      4.1.3.1 局部匹配算法  38-40
      4.1.3.2 全局匹配算法  40
    4.1.4 双目三维重构  40-42
    4.1.5 实验分析  42-45
  4.2 降落区域选择  45-49
    4.2.1 区域预选取  48
    4.2.2 区域选取  48-49
    4.2.3 区域跟踪  49
  4.3 实验分析  49-51
  4.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-55
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  55-56
致谢  56-57

基于视觉系统的无人直升机自主降落

内容摘要

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