基于單目視覺的旋翼無人機自主避障研究.pdf

1、旋翼無人機廣泛應用于人類生產(chǎn)生活的各個方面，在航拍，救援、搜索等方面發(fā)揮重要的作用，被廣受歡迎。旋翼無人機的自主飛行問題是該行業(yè)的一個研究重點，以小型多旋翼無人機為研究對象，研究其飛行過程的自主避障問題，主要是檢測其飛行路徑上的障礙物并采取一定的規(guī)避策略，使其能夠避開障礙物，讓旋翼無人機能夠自主飛行而不用事先設定其飛行軌跡。
　　1.以單目攝像機作為旋翼無人機獲取圖像信息的傳感器，把整個避障流程分解成五個模塊：圖像預處理、特征點檢

2、測、特征點匹配、深度信息計算和避障策略。在特征點檢測方面，選擇SIFT特征檢測方法，針對其特征描述子的高維性，對其進行降維處理，首先將原方法的正方形鄰域利用同心圓進行分割，統(tǒng)計每個圓環(huán)內(nèi)的像素點的梯度幅值，并將圓弧經(jīng)過的像素點，按照幅值的一半分別計入內(nèi)外相鄰的圓環(huán)，且方向保持原理方向不變，最后將原128維的特征向量降至40維，同時把搜索范圍由原來的16×16像素擴大至20×20像素；
　　2.深度信息計算方面，首先根據(jù)檢測出的特征

3、點鄰域直徑生成圖像模板，再由模板匹配的方法計算匹配點對之間的尺度變化關系，通過相似定理推導出關于距離信息的計算公式，融合旋翼無人機的速度信息計算出場景的深度信息，再進行凸包運算將場景的深度信息簡化為一個深度圖；避障策略方面，首先將簡化的深度圖按照制定的避障距離進行分層，接著在感興趣區(qū)域內(nèi)采用塊搜索的方式進行安全區(qū)域的搜索，以達到避障效果。
　　實驗結(jié)果表明，改進的SIFT描述子能保證原來的精度，并且降低了時間復雜度，按照比例大小計