基于直線匹配的農(nóng)用無人機(jī)視覺導(dǎo)航算法.pdf

1、視覺導(dǎo)航算法不需要發(fā)送和接收信號(hào)，也不需要建立地面基站，并且不必?fù)?dān)心所使用地區(qū)周圍有遮擋物影響其導(dǎo)航精度，是適用于農(nóng)用無人機(jī)中較為可靠的導(dǎo)航方法。本文基于農(nóng)田中因作物分壟形成的紋理豐富，田間道路明顯，可以利用這些紋理提取出直線的特點(diǎn)，提出基于直線匹配的農(nóng)用無人機(jī)自主視覺導(dǎo)航。具體內(nèi)容如下:
　　首先，使用直線提取算法，將相機(jī)拍攝圖片中的紋理邊緣提取出來;再將提取到的紋理邊緣擬合成直線;利用尺度不變特征點(diǎn)描述符的匹配思想，對(duì)提取出的

2、直線進(jìn)行局部特征的描述，并利用最近鄰距離比率的方法進(jìn)行匹配。建立坐標(biāo)系，提供了精確的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，為了滿足在不同地域使用的農(nóng)用無人機(jī)需要，文章中分別提出基于平面直線的農(nóng)用無人機(jī)導(dǎo)航算法以及基于空間直線的農(nóng)用無人機(jī)導(dǎo)航算法。利用匹配得到的地面直線與圖像平面上投影直線間的幾何關(guān)系，建立約束方程。解約束方程時(shí)，本文使用最小二乘法和奇異值分解對(duì)方程求解;為了減少噪聲的干擾，提高計(jì)算的精度，需要利用直線上的點(diǎn)，對(duì)求出的旋轉(zhuǎn)矩陣及平移

3、向量進(jìn)行二次校正，最終得到農(nóng)用無人機(jī)準(zhǔn)確的位置、姿態(tài);使用3σ準(zhǔn)則剔除出現(xiàn)的粗大誤差。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析了兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，驗(yàn)證本算法精確度高、魯棒性好、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　然后，在地面直線向量未知的情況下，本文提出基于直線的農(nóng)用無人機(jī)相對(duì)導(dǎo)航算法。本算法對(duì)前后三次拍攝圖像中的直線提取，并將三幅圖中相對(duì)應(yīng)的直線進(jìn)行匹配，利用同一直線在不同像平面中的幾何關(guān)系，建立約束方程。通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)相對(duì)導(dǎo)航的精確性及魯棒性進(jìn)行分析，驗(yàn)證了本算法