基于光流的微小型飛行器室內(nèi)避障方法研究.pdf

1、室內(nèi)環(huán)境中無人機自主避障飛行具備很高的應(yīng)用價值，但完全自治的無人機室內(nèi)復(fù)雜場景的自主避障飛行一直沒有實現(xiàn)。細(xì)小的昆蟲能夠利用光流信息進(jìn)行覓食、起飛、降落、避障和狹縫飛行等行為，受昆蟲靈感啟發(fā)，光流避障逐漸受研究人員所關(guān)注。光流避障技術(shù)的研究對微小型無人機智能化程度的提高具有指導(dǎo)意義。目前，光流避障方式較為單一，常以平衡左右或上下兩側(cè)光流來實現(xiàn)避障，維持與某側(cè)光流或距離不變來實現(xiàn)Wall Following等行為。但在實際復(fù)雜場景中，這種

2、避障方式會導(dǎo)致方向的頻繁變化，長時間處于旋轉(zhuǎn)運動中的旋轉(zhuǎn)光流對后續(xù)光流分析影響較大，進(jìn)而影響到避障精確性。因此，本文從優(yōu)化避障方式出發(fā)，研究了以下三個方面的內(nèi)容：
　　1.提出一種基于五點約束的魯棒光流法。通過優(yōu)化置信點選取方式，采用全局與局部相結(jié)合的五點約束光流計算方法進(jìn)行光流計算，擴展了Barron光流測試指標(biāo)進(jìn)行評估，實驗表明本方法可以提高光流計算的準(zhǔn)確性和實時性。
　　2.提出一種高度不變時微小型飛行器(Micro

3、Air Vehicle,MAV)室內(nèi)避障飛行的方法。提出對視場分欄，以每欄中的光流信息、TTC(Time to Collision)信息和目標(biāo)偏差信息的加權(quán)求和作為相應(yīng)欄的航向偏轉(zhuǎn)傾向度，取傾向度最高的視覺欄為飛行方向，以TTC值大小來觸發(fā)無人機避障行為的避障方法。這種避障方式，有效解決光流噪聲點影響的同時還能減輕光流避障對環(huán)境紋理的依賴程度，速度變化頻率較低，因此減少了旋轉(zhuǎn)光流對避障的影響。
　　3.研究了高度變化時MAV室內(nèi)避