基于日盲區(qū)紫外成像的機(jī)器視覺(jué)定位算法研究.pdf

1、隨著無(wú)人機(jī)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，無(wú)人機(jī)在軍事領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，而無(wú)人機(jī)的著陸引導(dǎo)工作一直是研究熱點(diǎn)之一。本文通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)著陸引導(dǎo)方法以及日盲區(qū)紫外成像技術(shù)的特點(diǎn)，提出將220～280nm的日盲區(qū)紫外波段用于機(jī)器視覺(jué)定位實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了基于日盲區(qū)紫外成像的機(jī)器視覺(jué)定位算法研究。
　　本文首先介紹了日盲區(qū)紫外在大氣中的傳播特性以及利用紫外探測(cè)器進(jìn)行紫外微光檢測(cè)的技術(shù)原理;而后從能量傳遞的角度推

2、導(dǎo)了紫外光源在大氣透過(guò)率和紫外探測(cè)器靈敏度兩個(gè)因素影響下的傳播距離;而后利用低壓汞燈作為紫外光源，利用其253.65nm波長(zhǎng)的放射譜線，并配合窄帶濾光片來(lái)濾除雜散波段;然后設(shè)計(jì)了“主”型信標(biāo)圖案，通過(guò)灰度重心法進(jìn)行光斑的中心提取。隨后基于攝像機(jī)透視投影變換以及N點(diǎn)透視問(wèn)題模型(Perspective N Point Problem)，建立了相對(duì)位姿求解模型，找到特征點(diǎn)及其像點(diǎn)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過(guò)建立“主”型信標(biāo)中10組特征點(diǎn)之間的關(guān)

3、系，利用奇異值分解SVD進(jìn)行位姿參數(shù)初值的求解，然后建立重投影誤差模型利用Levenberg-Marquardt算法進(jìn)行非線性優(yōu)化，得到相機(jī)相對(duì)于信標(biāo)的精確位姿參數(shù)。
　　然后，本論文選用德州儀器的高性能雙核處理芯片TMS320DM6467T作為核心處理器搭建嵌入式數(shù)據(jù)處理平臺(tái)用于定位設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了定位設(shè)備的小型化、便攜式等特點(diǎn)。首先進(jìn)行軟件環(huán)境的搭建，通過(guò)裁剪嵌入式Linux內(nèi)核來(lái)提高系統(tǒng)性能;然后研究POSIX線程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)搭

4、建整個(gè)軟件框架，設(shè)計(jì)了圖像/視頻的采集、顯示、存儲(chǔ)等線程;而后通過(guò)研究Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型以及V4L2視頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光和紫外雙通道視頻的采集、顯示;最后通過(guò)光學(xué)配準(zhǔn)以及像素補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光背景與紫外信標(biāo)圖像的雙光路圖像融合功能。
　　最后進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，用于驗(yàn)證定位算法的有效性和嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)通過(guò)半仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)與紫外信標(biāo)之間的相對(duì)位姿來(lái)進(jìn)行定位算法的驗(yàn)證。在80米范圍內(nèi)的不同角度、不同距離