基于單目視覺的旋翼無人機(jī)自主避障研究.pdf

1、旋翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，在航拍，救援、搜索等方面發(fā)揮重要的作用，被廣受歡迎。旋翼無人機(jī)的自主飛行問題是該行業(yè)的一個(gè)研究重點(diǎn)，以小型多旋翼無人機(jī)為研究對(duì)象，研究其飛行過程的自主避障問題，主要是檢測(cè)其飛行路徑上的障礙物并采取一定的規(guī)避策略，使其能夠避開障礙物，讓旋翼無人機(jī)能夠自主飛行而不用事先設(shè)定其飛行軌跡。
　　1.以單目攝像機(jī)作為旋翼無人機(jī)獲取圖像信息的傳感器，把整個(gè)避障流程分解成五個(gè)模塊：圖像預(yù)處理、特征點(diǎn)檢

2、測(cè)、特征點(diǎn)匹配、深度信息計(jì)算和避障策略。在特征點(diǎn)檢測(cè)方面，選擇SIFT特征檢測(cè)方法，針對(duì)其特征描述子的高維性，對(duì)其進(jìn)行降維處理，首先將原方法的正方形鄰域利用同心圓進(jìn)行分割，統(tǒng)計(jì)每個(gè)圓環(huán)內(nèi)的像素點(diǎn)的梯度幅值，并將圓弧經(jīng)過的像素點(diǎn)，按照幅值的一半分別計(jì)入內(nèi)外相鄰的圓環(huán)，且方向保持原理方向不變，最后將原128維的特征向量降至40維，同時(shí)把搜索范圍由原來的16×16像素?cái)U(kuò)大至20×20像素；
　　2.深度信息計(jì)算方面，首先根據(jù)檢測(cè)出的特征

3、點(diǎn)鄰域直徑生成圖像模板，再由模板匹配的方法計(jì)算匹配點(diǎn)對(duì)之間的尺度變化關(guān)系，通過相似定理推導(dǎo)出關(guān)于距離信息的計(jì)算公式，融合旋翼無人機(jī)的速度信息計(jì)算出場(chǎng)景的深度信息，再進(jìn)行凸包運(yùn)算將場(chǎng)景的深度信息簡(jiǎn)化為一個(gè)深度圖；避障策略方面，首先將簡(jiǎn)化的深度圖按照制定的避障距離進(jìn)行分層，接著在感興趣區(qū)域內(nèi)采用塊搜索的方式進(jìn)行安全區(qū)域的搜索，以達(dá)到避障效果。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的SIFT描述子能保證原來的精度，并且降低了時(shí)間復(fù)雜度，按照比例大小計(jì)