基于單目光學(xué)精確定位的研究.pdf

1、無(wú)人機(jī)發(fā)展迅速。但傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)回收方法都存在著明顯的缺點(diǎn)：傘降回收易于受到惡劣天氣的干擾，且落點(diǎn)分散不易控制；空中回收的成本較高；人工回收對(duì)操作人員的依賴(lài)性很大，它要求操作人員具備熟練的技術(shù)。此外，在降落坪移動(dòng)的情況下，如降落坪在艦船上，采用傳統(tǒng)的方法回收難度較大。目前，人們對(duì)基于飛行引導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主定位著降點(diǎn)來(lái)輔助無(wú)人機(jī)回收產(chǎn)生了很大興趣，并成為無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　基于此背景，本課題以TI的TMS320DM6446

2、開(kāi)發(fā)板為核心，利用其DSP+ARM雙核架構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于單目光學(xué)的圖像處理演示系統(tǒng)，用來(lái)用來(lái)模擬無(wú)人機(jī)自主完成對(duì)著陸特征圖案進(jìn)行定位及跟蹤。本課題主要完成了如下的工作：
　　1．在 PC機(jī) VS2005環(huán)境下完成特征圖案識(shí)別算法的仿真。設(shè)計(jì)出著陸特征圖案，并將特征圖案上的角點(diǎn)標(biāo)記為射影不變量；選取 OpenCV圖像視覺(jué)庫(kù)中的Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法來(lái)完成特征圖案的角點(diǎn)檢測(cè)；依照射影不變量間交比不變的原理，確定出特征圖案的中

3、心。
　　2．完成達(dá)芬奇視頻開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建。根據(jù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)，完成交叉工具鏈的配置，bootloader與內(nèi)核的燒寫(xiě)，根文件系統(tǒng)的制作等一系列平臺(tái)搭建工作。
　　3．在TMS320DM6446開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)特征圖案識(shí)別算法。本項(xiàng)工作作為本課題的核心內(nèi)容，包含算法的開(kāi)發(fā)，算法的封裝，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)三方面的工作。其中算法開(kāi)發(fā)的工作是將PC機(jī)上的仿真算法改寫(xiě)為能夠在開(kāi)發(fā)板DSP端運(yùn)行的算法；算法的封裝的工作為將開(kāi)發(fā)板DSP端可以運(yùn)行

4、的算法封裝成開(kāi)發(fā)板ARM端可以調(diào)用的格式；應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)則包括視頻的采集模塊，算法調(diào)用模塊，圖像顯示模塊的編寫(xiě)等，并采用多線程的方式來(lái)提高應(yīng)用程序運(yùn)行的效率。
　　4．對(duì)特征圖案識(shí)別算法做進(jìn)一步的優(yōu)化。本工作作為本課題的另一項(xiàng)核心內(nèi)容，采取的優(yōu)化方式包括：自適應(yīng)優(yōu)化，區(qū)域分割預(yù)處理，編譯選項(xiàng)優(yōu)化，軟件流水優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試，證明優(yōu)化后特征圖案識(shí)別的速率與穩(wěn)定性將大幅提升。
　　5．進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件演示平臺(tái)的搭

5、建。根據(jù)識(shí)別算法提供的坐標(biāo)位置，設(shè)計(jì)一套運(yùn)動(dòng)控制算法，并進(jìn)行演示系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作，完成攝像機(jī)跟蹤特征圖案與實(shí)時(shí)圖像識(shí)別并行操作的伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)所采用的算法能夠準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)，穩(wěn)定的檢測(cè)出特征圖案，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。選擇TI公司推出的TMS320DM6446作為算法實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)，比工控機(jī)更接近真實(shí)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建，并且具有體積小，成本低，演示方便等特點(diǎn)。搭建的硬件演示平臺(tái)能夠更好的模擬無(wú)人機(jī)自主定位著降點(diǎn)時(shí)的真