旋翼飛行機器人視覺定位方法及電力巡線應用研究.pdf

1、旋翼飛行機器人具備機動性強和能夠垂直起降和懸停的優(yōu)點，可以代替人工完成高危環(huán)境下的作業(yè)任務和信息獲取任務。隨著傳感器和計算方法的進步，旋翼飛行機器人的成本正在逐漸降低，其性能和功能在多方面得到了拓展。除了最早在軍事國防領(lǐng)域的應用，旋翼飛行機器人也越來越多的應用在人類生活的各個方面，極大地拓展了人們的眼界，延伸了人類的臂膀。研究飛行器控制算法和環(huán)境感知等方法時往往需要在室內(nèi)進行實驗，而在室內(nèi)以及一些GPS無法使用的環(huán)境下，飛行器往往無法獲

2、知自身位置信息。針對這個問題，本文分別研究了外部視覺和機載視覺的定位方法，并以此為基礎(chǔ)研究了視覺方法在電力巡線中的應用。
　　首先，本文系統(tǒng)的研究了旋翼飛行機器人的應用背景，概括了國內(nèi)外知名的旋翼飛行機器人供應商。闡述了視覺技術(shù)在旋翼飛行機器人中的應用前景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
　　本文研究了基于外部視覺的旋翼飛行機器人定位方法。利用RGB-D傳感器搭建了適用于室內(nèi)環(huán)境的旋翼飛行機器人外部定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本低廉，計算速度快，

3、為課題后期旋翼飛行機器人電力巡線法及基于機載圖像的定位方法研究打下了堅實的基礎(chǔ)。針對旋翼飛行機器人目標設(shè)計了視覺跟蹤算法，利用RGB-D傳感器的彩色圖像和深度數(shù)據(jù)計算目標的世界坐標，實現(xiàn)了飛行器自主定點懸停和位移，并完成了飛行器跟隨特定軌跡的實驗，飛行器的懸停精度在15mm以內(nèi)。
　　基于旋翼飛行機器人的機載圖像，研究了基于地面標記的定位方法。設(shè)計了由幾個簡單幾何圖形組成地面標記系統(tǒng)，通過Bagging圖形分類器對地面標記進行分類

4、，提取相關(guān)目標點在圖像坐標系中的二維坐標，通過EPnP算法進行位姿解算，計算旋翼飛行機器人在地面標記坐標系中的位置。實驗結(jié)果與EPVS定位結(jié)果對比，其偏差在10mm以內(nèi)。討論了在地面標記不能完全識別的情況下，機載視覺的定位能力，驗證了本文方法是效性的和穩(wěn)定的。
　　針對城市道路交通電力線成像的特點設(shè)計了基于Hough變換和Kmeans聚類的電力線檢測方法，實驗表明本章所設(shè)計的圖像處理方案能夠很好的檢測出以城市道路交通為背景的電力線