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微型无人直升机路标识别系统研究

作　者: 任沁源
导　师: 李平；韩波
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 微型无人直升机 路标识别 实时视频捕获 类Haar特征 层叠分类器
分类号: V249
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 286次
引　用: 5次
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内容摘要


微型无人直升机在军事和民用方面都具有广泛的应用价值，一直以来都是国内外很多机构和组织的研究对象。其中，路标识别系统是微型无人直升机系统中的重要组成部分。它利用对路标的自动识别为飞行器导航计算机提供定位和导航信息。微型无人直升机的路标识别系统主要包括实时视频流的采集、图像特征的提取和图像识别几部分。但是，复杂的环境和运动中的摄像机使系统完成识别任务非常的困难。 通过对以往图像识别技术的研究，本论文设计并实现了一套适用于微型无人直升机的实时路标系统。首先，论文讨论了如何建立路标识别系统的硬件平台。然后介绍了如何在Windows操作系统下实现基于DirectShow的实时视频捕获。接着，论文提出了一套基于类Haar特征和层叠分类器的图像识别算法。最后，通过大量的实验验证了整套系统的实用性。同时，在中国首届空中机器人竞赛中，使用该套路标识别系统的浙江大学微型无人直升机队获得了季军。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-4
致谢  4-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 论文背景介绍  7-10
    1.1.1 无人飞行器概述  7-8
    1.1.2 微型无人直升机研究意义  8-10
    1.1.3 路标识别系统在微型无人直升机中的作用  10
  1.2 关于微型无人直升机研究的国内外研究状况  10-12
    1.2.1 国外著名大学与研究机构关于微型直升机的研究  10-11
    1.2.2 国际空间机器人竞赛(IARC)  11-12
    1.2.3 中国首届空间机器人竞赛  12
  1.3 论文主要内容简介  12-14
第二章 路标识别技术相关基础知识  14-29
  2.1 数字图像处理的基础知识  14-22
    2.1.1 静态图像的采样和量化  14-15
    2.1.2 动态图像的采样和量化  15
    2.1.3 数字图像的数据表达  15-16
    2.1.4 滤波  16-17
    2.1.5 图像的锐化  17-19
    2.1.6 灰度直方图均衡化  19-20
    2.1.7 特征抽取  20-21
    2.1.8 模板匹配  21
    2.1.9 数字图像的模式识别  21-22
  2.2 机器学习基础知识  22-23
  2.3 Boosting算法基本概念  23-24
  2.4 VFW与WDM  24-25
  2.5 基于Windows操作系统的高性能图形输入、输出接口—DirectShow概述  25-29
第三章 微型无人直升机路标识别系统结构设计  29-36
  3.1 路标识别系统功能设计  29
  3.2 路标识别系统结构  29-31
  3.3 路标识别系统硬件组成  31-36
    3.3.1 摄像机  31-33
    3.3.2 无线传输设备  33
    3.3.3 视频采集部分  33-35
    3.3.4 图像处理计算机  35-36
第四章 视频捕获软件设计与实现  36-42
  4.1 路标识别系统视频捕获软件实现方式选择  36
  4.2 DirectShow视频捕获接口  36-39
    4.2.1 DirectShow对硬件的支持  36-37
    4.2.2 对于基于WDM标准的视频采集系统的调用  37-39
  4.3 Filter Graph的创建过程  39-41
  4.4 视频捕获与处理框架  41-42
第五章 基于机器学习的路标实时识别算法设计与软件实现  42-55
  5.1 微型无人直升机路标识别实现难点  42-43
  5.2 相关图像识别技术综述  43-47
  5.3 本系统采用的路标识别算法概述  47-48
  5.3 图像预处理  48-49
  5.4 特征提取  49-51
  5.5 分类器设计  51-53
  5.5 软件的实现  53-55
第六章 实验结果与分析  55-63
  6.1 微型无人直升机系统参数  55
  6.2 软件开发环境  55
  6.3 实验方法  55-58
  6.4 实验结果  58-60
    6.4.1 室内仿真实验结果  58-59
    6.4.2 室外真实实验结果  59-60
  6.5 实验结果分析  60-62
    6.5.1 层叠分类器参数设定  60-61
    6.5.2 识别准确率  61
    6.5.3 识别速度  61
    6.5.4 整个系统复杂性  61-62
  6.6 结论  62-63
第七章 总结和展望  63-64
参考文献  64-67

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航
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