基于視覺(jué)的無(wú)人直升機(jī)地標(biāo)跟蹤及著陸研究.pdf

1、無(wú)人直升機(jī)擁有自主飛行的能力,因其低成本、高性能、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于軍事和民用方面,同時(shí)也具有很高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。雙目立體視覺(jué)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,在多種條件下都能夠靈活準(zhǔn)確的獲得景物的深度信息。在基于視覺(jué)的無(wú)人直升機(jī)著陸控制中,利用雙目視覺(jué)得到圖像特征,運(yùn)用位置姿態(tài)估計(jì)算法,得到無(wú)人直升機(jī)與停機(jī)坪的相對(duì)位姿,這對(duì)無(wú)人直升機(jī)穩(wěn)定飛行和安全著陸有著重要意義。本論文完成了以下工作:
　　首先根據(jù)各種實(shí)驗(yàn)所用停機(jī)坪設(shè)計(jì)

2、了本論文的著陸平臺(tái)圖案。將傳統(tǒng)的“H”形地標(biāo)中間的一橫下調(diào),使得上下兩部分大小不一致,本文就用這個(gè)改進(jìn)的“H”形地標(biāo)來(lái)模擬停機(jī)坪。
　　針對(duì)著陸平臺(tái)固定于機(jī)場(chǎng)的情況:提出了一種識(shí)別和估計(jì)無(wú)人直升機(jī)自身位姿信息的實(shí)時(shí)算法。先對(duì)已經(jīng)標(biāo)定的左右兩攝像機(jī)得到的圖像進(jìn)行預(yù)處理;通過(guò)圖像分析和處理,分割出地標(biāo)信息;提高特征圖像處理的精度將大大改善位姿估計(jì)的精度,本文利用亞像素級(jí)Harris算子提取左右圖像中的角點(diǎn),并將所有特征角點(diǎn)標(biāo)記出來(lái)并進(jìn)

3、行匹配;將得到的匹配對(duì)代入位姿估計(jì)算法中,估計(jì)無(wú)人直升機(jī)相對(duì)著陸平臺(tái)的六個(gè)位姿變量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,圖像處理與位姿估計(jì)的精度與運(yùn)算速度滿足實(shí)時(shí)性要求,計(jì)算結(jié)果可靠,誤差在允許的范圍內(nèi)。
　　針對(duì)著陸平臺(tái)會(huì)發(fā)生移動(dòng)的情況:提出了一種基于卡爾曼濾波技術(shù)結(jié)合雙目視覺(jué)系統(tǒng)的跟蹤算法。利用地標(biāo)本身的特征,結(jié)合輪廓擬合實(shí)現(xiàn)地標(biāo)識(shí)別,得到地標(biāo)模型并用矩形窗口框住地標(biāo);利用卡爾曼濾波器估計(jì)每一幀的起始迭代位置,再利用雙目視覺(jué)系統(tǒng)得到跟蹤位置并作為測(cè)