四軸飛行器單目視覺室內導航的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技水平飛速發(fā)展，飛行器在日常生活、探險救災、安防巡查等領域的作用越來越明顯。視覺導航技術相比于慣性導航具有探測范圍廣、獲取信息量大等優(yōu)點，正逐漸成為飛行器領域的重要導航技術。對于地面機器人來說，使用里程計搭配復雜視覺傳感器進行SLAM(同時定位與地圖創(chuàng)建)已經(jīng)證明可以構建很成功的視覺導航系統(tǒng)，且有許多用于地面機器人大環(huán)境下的視覺定位導航算法。然而，使用這些算法在飛行器上實現(xiàn)同樣的工作則需要配備更多的傳感器，同時會受限于飛行器自身載

2、荷有限、板載計算能力有限、慣性定位誤差較大、運動控制響應要求更迅速等特點，一些算法在飛行器上并不適用。
　　針對上述問題，本文設計并實現(xiàn)了一種基于四軸飛行器AR.Drone的室內視覺導航系統(tǒng)。該視覺導航系統(tǒng)使用一個低成本攝像頭，無需對室內環(huán)境有預先了解，也不用進行復雜的3D模型建立，就能夠達到讓飛行器在室內走廊環(huán)境自主導航飛行，同時能夠檢測任意飛行時刻前方的行人或空白墻壁之類的障礙并智能躲避。具體技術實現(xiàn)如下:(1)避障方面，提出

3、了結合圖像熵技術和光流技術的綜合避障策略。對由攝像頭獲取的一般室內環(huán)境視頻流進行兩步處理。第一步，對每幀圖片進行圖像熵值計算和分析，實現(xiàn)墻壁或其它低紋理障礙的靠近檢測，然后做出智能退避或轉向。第二步，對圖像幀序列分區(qū)域進行光流檢測，具體操作包括預處理、特征角點的選取和特征點的LK光流跟蹤。然后基于光流平衡避障策略，檢測走廊中行人或其它一般障礙并做出躲避;(2)導航方面，設計并實現(xiàn)了一種快速的消失點導航算法。對由攝像頭采集到的走廊環(huán)境圖片