基于圖像配準(zhǔn)的無人機(jī)姿態(tài)測量技術(shù)研究.pdf

1、基于圖像處理技術(shù)的無人機(jī)姿態(tài)測量，是傳統(tǒng)姿態(tài)測量的一種新型輔助測量方法，它因具有無源、自主等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文創(chuàng)新之處在于通過無人機(jī)成像設(shè)備對地面目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)圖像采集，得到目標(biāo)圖像序列，再通過圖像處理技術(shù)提取圖像匹配特征點(diǎn)，綜合計(jì)算機(jī)視覺和坐標(biāo)幾何變換等理論完成無人機(jī)姿態(tài)測量。
　　為完成無人機(jī)姿態(tài)測量，需要將無人機(jī)放置在一個合適的坐標(biāo)系中，在無人機(jī)姿態(tài)發(fā)生變化后，坐標(biāo)系能準(zhǔn)確描述狀態(tài)變化并建立坐標(biāo)系間的變換關(guān)系。轉(zhuǎn)

2、換的過程還需要考慮無人機(jī)、云臺以及地球三大坐標(biāo)系，完成彼此之間的矩陣轉(zhuǎn)換并簡化這一過程。
　　對采集圖像的特征點(diǎn)提取，比較了經(jīng)典Harris特征點(diǎn)提取算法，SIFT特征點(diǎn)提取算法和基于小波變換的多尺度小波變換能量累加特征點(diǎn)檢測算法。在圖像發(fā)生尺度和旋轉(zhuǎn)變化時(shí)，比較三種方法在特征點(diǎn)檢測的性能，最終通過比較基于小波變換的特征點(diǎn)檢測在性能上表現(xiàn)更為優(yōu)異。
　　對于存在變化的圖像間的特征點(diǎn)，如何進(jìn)行匹配度量，引入了特征點(diǎn)相似性度量方

3、法。比較了常見的基于歸一化互相關(guān)的相似性度量技術(shù)和基于Fourier-Mellin變換的相似性度量技術(shù)。對于存在較為復(fù)雜幾何變換的圖像，基于Fourier-Mellin變換的相似度量技術(shù)表現(xiàn)更好。為了進(jìn)一步改善尺度、旋轉(zhuǎn)不變特征點(diǎn)相似性度量方法的計(jì)算速度，再結(jié)合圖像跡變換。
　　通過圖像處理方法找到無人機(jī)成像變化之間的特征點(diǎn)對，并根據(jù)投影變換得到幾何轉(zhuǎn)換參數(shù)。再與建立的無人機(jī)姿態(tài)模型相融合，完成無人機(jī)姿態(tài)測量，并對姿態(tài)測量進(jìn)行誤差