基于單目光學(xué)精確定位的研究.pdf

1、無人機發(fā)展迅速。但傳統(tǒng)的無人機回收方法都存在著明顯的缺點：傘降回收易于受到惡劣天氣的干擾，且落點分散不易控制；空中回收的成本較高；人工回收對操作人員的依賴性很大，它要求操作人員具備熟練的技術(shù)。此外，在降落坪移動的情況下，如降落坪在艦船上，采用傳統(tǒng)的方法回收難度較大。目前，人們對基于飛行引導(dǎo)技術(shù)實現(xiàn)無人機自主定位著降點來輔助無人機回收產(chǎn)生了很大興趣，并成為無人機領(lǐng)域的研究熱點。
　　基于此背景，本課題以TI的TMS320DM6446

2、開發(fā)板為核心，利用其DSP+ARM雙核架構(gòu)，設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于單目光學(xué)的圖像處理演示系統(tǒng)，用來用來模擬無人機自主完成對著陸特征圖案進行定位及跟蹤。本課題主要完成了如下的工作：
　　1．在 PC機 VS2005環(huán)境下完成特征圖案識別算法的仿真。設(shè)計出著陸特征圖案，并將特征圖案上的角點標(biāo)記為射影不變量；選取 OpenCV圖像視覺庫中的Harris角點檢測算法來完成特征圖案的角點檢測；依照射影不變量間交比不變的原理，確定出特征圖案的中

3、心。
　　2．完成達芬奇視頻開發(fā)環(huán)境的搭建。根據(jù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)，完成交叉工具鏈的配置，bootloader與內(nèi)核的燒寫，根文件系統(tǒng)的制作等一系列平臺搭建工作。
　　3．在TMS320DM6446開發(fā)板上實現(xiàn)特征圖案識別算法。本項工作作為本課題的核心內(nèi)容，包含算法的開發(fā)，算法的封裝，應(yīng)用程序的設(shè)計三方面的工作。其中算法開發(fā)的工作是將PC機上的仿真算法改寫為能夠在開發(fā)板DSP端運行的算法；算法的封裝的工作為將開發(fā)板DSP端可以運行

4、的算法封裝成開發(fā)板ARM端可以調(diào)用的格式；應(yīng)用程序的設(shè)計則包括視頻的采集模塊，算法調(diào)用模塊，圖像顯示模塊的編寫等，并采用多線程的方式來提高應(yīng)用程序運行的效率。
　　4．對特征圖案識別算法做進一步的優(yōu)化。本工作作為本課題的另一項核心內(nèi)容，采取的優(yōu)化方式包括：自適應(yīng)優(yōu)化，區(qū)域分割預(yù)處理，編譯選項優(yōu)化，軟件流水優(yōu)化。對優(yōu)化后的結(jié)果進行測試，證明優(yōu)化后特征圖案識別的速率與穩(wěn)定性將大幅提升。
　　5．進行運動控制系統(tǒng)的硬件演示平臺的搭

5、建。根據(jù)識別算法提供的坐標(biāo)位置，設(shè)計一套運動控制算法，并進行演示系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作，完成攝像機跟蹤特征圖案與實時圖像識別并行操作的伺服系統(tǒng)設(shè)計。
　　經(jīng)實驗證明，該系統(tǒng)所采用的算法能夠準(zhǔn)確，實時，穩(wěn)定的檢測出特征圖案，且具有較強的抗干擾能力。選擇TI公司推出的TMS320DM6446作為算法實現(xiàn)的平臺，比工控機更接近真實的無人機系統(tǒng)構(gòu)建，并且具有體積小，成本低，演示方便等特點。搭建的硬件演示平臺能夠更好的模擬無人機自主定位著降點時的真