四軸飛行器單目視覺(jué)室內(nèi)導(dǎo)航的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技水平飛速發(fā)展，飛行器在日常生活、探險(xiǎn)救災(zāi)、安防巡查等領(lǐng)域的作用越來(lái)越明顯。視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)相比于慣性導(dǎo)航具有探測(cè)范圍廣、獲取信息量大等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為飛行器領(lǐng)域的重要導(dǎo)航技術(shù)。對(duì)于地面機(jī)器人來(lái)說(shuō)，使用里程計(jì)搭配復(fù)雜視覺(jué)傳感器進(jìn)行SLAM(同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建)已經(jīng)證明可以構(gòu)建很成功的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)，且有許多用于地面機(jī)器人大環(huán)境下的視覺(jué)定位導(dǎo)航算法。然而，使用這些算法在飛行器上實(shí)現(xiàn)同樣的工作則需要配備更多的傳感器，同時(shí)會(huì)受限于飛行器自身載

2、荷有限、板載計(jì)算能力有限、慣性定位誤差較大、運(yùn)動(dòng)控制響應(yīng)要求更迅速等特點(diǎn)，一些算法在飛行器上并不適用。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于四軸飛行器AR.Drone的室內(nèi)視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)。該視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)使用一個(gè)低成本攝像頭，無(wú)需對(duì)室內(nèi)環(huán)境有預(yù)先了解，也不用進(jìn)行復(fù)雜的3D模型建立，就能夠達(dá)到讓飛行器在室內(nèi)走廊環(huán)境自主導(dǎo)航飛行，同時(shí)能夠檢測(cè)任意飛行時(shí)刻前方的行人或空白墻壁之類的障礙并智能躲避。具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下:(1)避障方面，提出

3、了結(jié)合圖像熵技術(shù)和光流技術(shù)的綜合避障策略。對(duì)由攝像頭獲取的一般室內(nèi)環(huán)境視頻流進(jìn)行兩步處理。第一步，對(duì)每幀圖片進(jìn)行圖像熵值計(jì)算和分析，實(shí)現(xiàn)墻壁或其它低紋理障礙的靠近檢測(cè)，然后做出智能退避或轉(zhuǎn)向。第二步，對(duì)圖像幀序列分區(qū)域進(jìn)行光流檢測(cè)，具體操作包括預(yù)處理、特征角點(diǎn)的選取和特征點(diǎn)的LK光流跟蹤。然后基于光流平衡避障策略，檢測(cè)走廊中行人或其它一般障礙并做出躲避;(2)導(dǎo)航方面，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種快速的消失點(diǎn)導(dǎo)航算法。對(duì)由攝像頭采集到的走廊環(huán)境圖片