基于光流的微小型飛行器室內(nèi)避障方法研究.pdf

1、室內(nèi)環(huán)境中無(wú)人機(jī)自主避障飛行具備很高的應(yīng)用價(jià)值，但完全自治的無(wú)人機(jī)室內(nèi)復(fù)雜場(chǎng)景的自主避障飛行一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。細(xì)小的昆蟲(chóng)能夠利用光流信息進(jìn)行覓食、起飛、降落、避障和狹縫飛行等行為，受昆蟲(chóng)靈感啟發(fā)，光流避障逐漸受研究人員所關(guān)注。光流避障技術(shù)的研究對(duì)微小型無(wú)人機(jī)智能化程度的提高具有指導(dǎo)意義。目前，光流避障方式較為單一，常以平衡左右或上下兩側(cè)光流來(lái)實(shí)現(xiàn)避障，維持與某側(cè)光流或距離不變來(lái)實(shí)現(xiàn)Wall Following等行為。但在實(shí)際復(fù)雜場(chǎng)景中，這種

2、避障方式會(huì)導(dǎo)致方向的頻繁變化，長(zhǎng)時(shí)間處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)光流對(duì)后續(xù)光流分析影響較大，進(jìn)而影響到避障精確性。因此，本文從優(yōu)化避障方式出發(fā)，研究了以下三個(gè)方面的內(nèi)容：
　　1.提出一種基于五點(diǎn)約束的魯棒光流法。通過(guò)優(yōu)化置信點(diǎn)選取方式，采用全局與局部相結(jié)合的五點(diǎn)約束光流計(jì)算方法進(jìn)行光流計(jì)算，擴(kuò)展了Barron光流測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，實(shí)驗(yàn)表明本方法可以提高光流計(jì)算的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
　　2.提出一種高度不變時(shí)微小型飛行器(Micro

3、Air Vehicle,MAV)室內(nèi)避障飛行的方法。提出對(duì)視場(chǎng)分欄，以每欄中的光流信息、TTC(Time to Collision)信息和目標(biāo)偏差信息的加權(quán)求和作為相應(yīng)欄的航向偏轉(zhuǎn)傾向度，取傾向度最高的視覺(jué)欄為飛行方向，以TTC值大小來(lái)觸發(fā)無(wú)人機(jī)避障行為的避障方法。這種避障方式，有效解決光流噪聲點(diǎn)影響的同時(shí)還能減輕光流避障對(duì)環(huán)境紋理的依賴(lài)程度，速度變化頻率較低，因此減少了旋轉(zhuǎn)光流對(duì)避障的影響。
　　3.研究了高度變化時(shí)MAV室內(nèi)避