基于日盲區(qū)紫外成像的機器視覺定位算法研究.pdf

1、隨著無人機相關技術的不斷發(fā)展與進步，無人機在軍事領域以及民用領域發(fā)揮越來越重要的作用，而無人機的著陸引導工作一直是研究熱點之一。本文通過研究國內外基于機器視覺的無人機著陸引導方法以及日盲區(qū)紫外成像技術的特點，提出將220～280nm的日盲區(qū)紫外波段用于機器視覺定位實現，進行了基于日盲區(qū)紫外成像的機器視覺定位算法研究。
　　本文首先介紹了日盲區(qū)紫外在大氣中的傳播特性以及利用紫外探測器進行紫外微光檢測的技術原理;而后從能量傳遞的角度推

2、導了紫外光源在大氣透過率和紫外探測器靈敏度兩個因素影響下的傳播距離;而后利用低壓汞燈作為紫外光源，利用其253.65nm波長的放射譜線，并配合窄帶濾光片來濾除雜散波段;然后設計了“主”型信標圖案，通過灰度重心法進行光斑的中心提取。隨后基于攝像機透視投影變換以及N點透視問題模型(Perspective N Point Problem)，建立了相對位姿求解模型，找到特征點及其像點之間的坐標轉換關系。通過建立“主”型信標中10組特征點之間的關

3、系，利用奇異值分解SVD進行位姿參數初值的求解，然后建立重投影誤差模型利用Levenberg-Marquardt算法進行非線性優(yōu)化，得到相機相對于信標的精確位姿參數。
　　然后，本論文選用德州儀器的高性能雙核處理芯片TMS320DM6467T作為核心處理器搭建嵌入式數據處理平臺用于定位設備的實現，實現了定位設備的小型化、便攜式等特點。首先進行軟件環(huán)境的搭建，通過裁剪嵌入式Linux內核來提高系統(tǒng)性能;然后研究POSIX線程標準來搭

4、建整個軟件框架，設計了圖像/視頻的采集、顯示、存儲等線程;而后通過研究Linux設備驅動模型以及V4L2視頻設備驅動，實現了可見光和紫外雙通道視頻的采集、顯示;最后通過光學配準以及像素補償方法實現了可見光背景與紫外信標圖像的雙光路圖像融合功能。
　　最后進行驗證性實驗，用于驗證定位算法的有效性和嵌入式數據處理系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)通過半仿真實驗，通過測量系統(tǒng)與紫外信標之間的相對位姿來進行定位算法的驗證。在80米范圍內的不同角度、不同距離