基于視覺的無人直升機(jī)地標(biāo)跟蹤及著陸研究.pdf

1、無人直升機(jī)擁有自主飛行的能力,因其低成本、高性能、易維護(hù)等優(yōu)點,廣泛用于軍事和民用方面,同時也具有很高的科學(xué)研究價值。雙目立體視覺是計算機(jī)視覺研究領(lǐng)域的一個重要分支,在多種條件下都能夠靈活準(zhǔn)確的獲得景物的深度信息。在基于視覺的無人直升機(jī)著陸控制中,利用雙目視覺得到圖像特征,運(yùn)用位置姿態(tài)估計算法,得到無人直升機(jī)與停機(jī)坪的相對位姿,這對無人直升機(jī)穩(wěn)定飛行和安全著陸有著重要意義。本論文完成了以下工作:
　　首先根據(jù)各種實驗所用停機(jī)坪設(shè)計

2、了本論文的著陸平臺圖案。將傳統(tǒng)的“H”形地標(biāo)中間的一橫下調(diào),使得上下兩部分大小不一致,本文就用這個改進(jìn)的“H”形地標(biāo)來模擬停機(jī)坪。
　　針對著陸平臺固定于機(jī)場的情況:提出了一種識別和估計無人直升機(jī)自身位姿信息的實時算法。先對已經(jīng)標(biāo)定的左右兩攝像機(jī)得到的圖像進(jìn)行預(yù)處理;通過圖像分析和處理,分割出地標(biāo)信息;提高特征圖像處理的精度將大大改善位姿估計的精度,本文利用亞像素級Harris算子提取左右圖像中的角點,并將所有特征角點標(biāo)記出來并進(jìn)

3、行匹配;將得到的匹配對代入位姿估計算法中,估計無人直升機(jī)相對著陸平臺的六個位姿變量。實驗結(jié)果表明,圖像處理與位姿估計的精度與運(yùn)算速度滿足實時性要求,計算結(jié)果可靠,誤差在允許的范圍內(nèi)。
　　針對著陸平臺會發(fā)生移動的情況:提出了一種基于卡爾曼濾波技術(shù)結(jié)合雙目視覺系統(tǒng)的跟蹤算法。利用地標(biāo)本身的特征,結(jié)合輪廓擬合實現(xiàn)地標(biāo)識別,得到地標(biāo)模型并用矩形窗口框住地標(biāo);利用卡爾曼濾波器估計每一幀的起始迭代位置,再利用雙目視覺系統(tǒng)得到跟蹤位置并作為測