本文關(guān)鍵詞：基于光流的微小型飛行器室內(nèi)避障方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：室內(nèi)環(huán)境中無人機自主避障飛行具備很高的應(yīng)用價值,但完全自治的無人機室內(nèi)復(fù)雜場景的自主避障飛行一直沒有實現(xiàn)。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(guān)注。光流避障技術(shù)的研究對微小型無人機智能化程度的提高具有指導(dǎo)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(cè)光流來實現(xiàn)避障,維持與某側(cè)光流或距離不變來實現(xiàn)Wall Following等行為。但在實際復(fù)雜場景中,這種避障方式會導(dǎo)致方向的頻繁變化,長時間處于旋轉(zhuǎn)運動中的旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(jié)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 Air Vehicle,MAV)室內(nèi)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(quán)求和作為相應(yīng)欄的航向偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)光流對避障的影響。3.研究了高度變化時MAV室內(nèi)避障方法。給出三種高度控制方式:選擇安全方向飛行、維持高度恒定、維持光流恒定。仿真驗證了這三種高度控制方式的有效性,并對其特點分別進行分析。其中,安全方向飛行的方法僅需一個攝像頭但高度變化較明顯,維持高度不變的方式較為簡單但易受深度圖的計算準確程度的影響,在環(huán)境紋理豐富和光照不變的條件下維持光流不變的方式對高度控制效果最好。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)環(huán)境 MAV 光流 自主避障 高度控制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景及意義12-15
• 1.1.1 光流法的研究背景及意義12-13
• 1.1.2 基于光流的無人機自主避障技術(shù)的研究背景及意義13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢15-17
• 1.2.1 光流法的研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢15-16
• 1.2.2 基于光流的無人機自主避障技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢16-17
• 1.3 本文主要工作及內(nèi)容安排17-19
• 第二章 光流場基本理論與運動分析19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 運動場與光流場19-20
• 2.3 光流基本理論20-22
• 2.3.1 光流約束方程20-21
• 2.3.2 孔徑問題21-22
• 2.3.3 影響光流場計算質(zhì)量的因素22
• 2.4 經(jīng)典光流計算方法22-24
• 2.4.1 HS方法22-24
• 2.4.2 LK方法24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于五點約束的光流計算方法及評價25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 五個置信點選取方法25-28
• 3.2.1 傳統(tǒng)的五個置信點選取方法26
• 3.2.2 魯棒置信點選取方法26-27
• 3.2.3 兩種方法的物理意義對比27-28
• 3.3 改進的五點光流約束法28-31
• 3.3.1 置信點權(quán)值選擇28-29
• 3.3.2 五點約束的全局光流算法29-31
• 3.4 光流評價31-36
• 3.4.1 光流場評價指標31-32
• 3.4.2 光流場顯示方案32-34
• 3.4.3 光流場測試圖34-36
• 3.5 仿真結(jié)果及其分析36-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 高度不變時的飛行器室內(nèi)避障方法研究40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 問題描述40-42
• 4.2.1 FOE的計算41
• 4.2.2 TTC的計算41-42
• 4.3 避障策略42-46
• 4.3.1 場景分欄42
• 4.3.2 避障控制輸入42-44
• 4.3.3 航向選擇44-45
• 4.3.4 避障控制方案45-46
• 4.4 仿真結(jié)果及分析46-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 高度變化時的飛行器室內(nèi)避障方法研究57-76
• 5.1 引言57-58
• 5.2 問題描述58-59
• 5.2.1 相機模型58
• 5.2.2 光流與高度間的關(guān)系58-59
• 5.3 高度控制方案59-65
• 5.3.1 安全方向飛行的高度控制方案60-61
• 5.3.2 維持高度恒定的高度控制方案61-64
• 5.3.3 維持光流恒定的高度控制方案64-65
• 5.4 仿真結(jié)果及分析65-75
• 5.4.1 安全方向飛行的高度控制方案仿真65-69
• 5.4.2 維持高度恒定的高度控制方案仿真69-72
• 5.4.3 維持光流恒定的高度控制方案仿真72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)和展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 未來工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-85
• 攻碩期間取得的研究成果85-86

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 項學(xué)智;趙春暉;李康;;一種彩色光流場估計算法[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2008年06期

2 陳勇;屠大維;周許超;趙其杰;;基于光流分析的車輛轉(zhuǎn)彎及上下坡信息獲取[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年11期

3 劉國鋒,諸昌鈐;光流的計算技術(shù)[J];西南交通大學(xué)學(xué)報;1997年06期

4 宋爽;楊健;王涌天;;全局光流場估計技術(shù)及展望[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2014年05期

5 李燦林;朱付保;;一種面向遮擋的光流計算方法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年20期

6 林強,林永華;心臟結(jié)構(gòu)序列截面像光流場檢測的研究[J];電子測量與儀器學(xué)報;2000年01期

7 田天,周兵,李波;基于解析小波的光流計算方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2003年06期

8 錢東海,張建明;五點約束最小二乘法估計光流速度場[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2004年09期

9 魏偉波;潘振寬;李媛媛;于晶晶;張楠;;小位移光流計算的中值公式[J];儀器儀表學(xué)報;2011年10期

10 張文祥;呂維江;;基于光流的物體移動速度檢測技術(shù)[J];機械工程師;2012年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曾雪蓮;尚斐;;基于微分法的光流計算技術(shù)研究[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集（1）[C];2008年

2 李俊;張桂林;;一種計算光流場的新方法[A];1998年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];1998年

3 佘永業(yè);李熙瑩;趙有婷;;一種車輛的宏觀光流速度的計算方法[A];圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用2009——第四屆圖像圖形技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

4 盧宗慶;謝維信;裴繼紅;;基于非線性濾波的光流計算[A];第十三屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會（CCSP-2007）論文集[C];2007年

5 謝劍斌;王暉;劉通;李沛秦;;基于多重網(wǎng)格的光流場快速計算方法[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集（2）[C];2008年

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本文編號：294261