基于光流的微小型飛行器室內避障方法研究.pdf

1、室內環(huán)境中無人機自主避障飛行具備很高的應用價值，但完全自治的無人機室內復雜場景的自主避障飛行一直沒有實現。細小的昆蟲能夠利用光流信息進行覓食、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注。光流避障技術的研究對微小型無人機智能化程度的提高具有指導意義。目前，光流避障方式較為單一，常以平衡左右或上下兩側光流來實現避障，維持與某側光流或距離不變來實現Wall Following等行為。但在實際復雜場景中，這種

2、避障方式會導致方向的頻繁變化，長時間處于旋轉運動中的旋轉光流對后續(xù)光流分析影響較大，進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合的五點約束光流計算方法進行光流計算，擴展了Barron光流測試指標進行評估，實驗表明本方法可以提高光流計算的準確性和實時性。
　　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)信息和目標偏差信息的加權求和作為相應欄的航向偏轉傾向度，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，因此減少了旋轉光流對避障的影響。
　　3.研究了高度變化時MAV室內避