四軸飛行器單目視覺室內(nèi)導(dǎo)航的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技水平飛速發(fā)展，飛行器在日常生活、探險救災(zāi)、安防巡查等領(lǐng)域的作用越來越明顯。視覺導(dǎo)航技術(shù)相比于慣性導(dǎo)航具有探測范圍廣、獲取信息量大等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為飛行器領(lǐng)域的重要導(dǎo)航技術(shù)。對于地面機(jī)器人來說，使用里程計搭配復(fù)雜視覺傳感器進(jìn)行SLAM(同時定位與地圖創(chuàng)建)已經(jīng)證明可以構(gòu)建很成功的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，且有許多用于地面機(jī)器人大環(huán)境下的視覺定位導(dǎo)航算法。然而，使用這些算法在飛行器上實(shí)現(xiàn)同樣的工作則需要配備更多的傳感器，同時會受限于飛行器自身載

2、荷有限、板載計算能力有限、慣性定位誤差較大、運(yùn)動控制響應(yīng)要求更迅速等特點(diǎn)，一些算法在飛行器上并不適用。
　　針對上述問題，本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于四軸飛行器AR.Drone的室內(nèi)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。該視覺導(dǎo)航系統(tǒng)使用一個低成本攝像頭，無需對室內(nèi)環(huán)境有預(yù)先了解，也不用進(jìn)行復(fù)雜的3D模型建立，就能夠達(dá)到讓飛行器在室內(nèi)走廊環(huán)境自主導(dǎo)航飛行，同時能夠檢測任意飛行時刻前方的行人或空白墻壁之類的障礙并智能躲避。具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下:(1)避障方面，提出

3、了結(jié)合圖像熵技術(shù)和光流技術(shù)的綜合避障策略。對由攝像頭獲取的一般室內(nèi)環(huán)境視頻流進(jìn)行兩步處理。第一步，對每幀圖片進(jìn)行圖像熵值計算和分析，實(shí)現(xiàn)墻壁或其它低紋理障礙的靠近檢測，然后做出智能退避或轉(zhuǎn)向。第二步，對圖像幀序列分區(qū)域進(jìn)行光流檢測，具體操作包括預(yù)處理、特征角點(diǎn)的選取和特征點(diǎn)的LK光流跟蹤。然后基于光流平衡避障策略，檢測走廊中行人或其它一般障礙并做出躲避;(2)導(dǎo)航方面，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種快速的消失點(diǎn)導(dǎo)航算法。對由攝像頭采集到的走廊環(huán)境圖片