發(fā)布時(shí)間：2021-07-27 20:52

　　作為近些年的研究熱點(diǎn),視覺(jué)目標(biāo)跟蹤技術(shù)在無(wú)人機(jī)和視覺(jué)伺服領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用空間和研究?jī)r(jià)值,無(wú)人機(jī)通過(guò)機(jī)載相機(jī)獲取的圖像信息反饋給無(wú)人機(jī)系統(tǒng),以此控制無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)跟蹤目標(biāo)的目的。一般無(wú)人機(jī)操作較為復(fù)雜,并且搭載額外設(shè)備時(shí)工作量較大,因此需要云臺(tái)作為無(wú)人機(jī)與相機(jī)之間的橋梁,獨(dú)立承擔(dān)著對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的同時(shí),穩(wěn)定相機(jī)光軸獲取清晰的圖像信息。本文針對(duì)小型四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng),提出一種基于視覺(jué)目標(biāo)跟蹤的低成本云臺(tái)伺服控制系統(tǒng),該系統(tǒng)以機(jī)載相機(jī)作為視覺(jué)反饋器,將圖像信息輸入到上位機(jī)中,通過(guò)視覺(jué)目標(biāo)跟蹤算法跟蹤目標(biāo)的同時(shí),獲取目標(biāo)在像素平面的位置信息,并將目標(biāo)位置與圖像平面中心的像素誤差輸入到伺服控制器當(dāng)中,設(shè)計(jì)并對(duì)比線(xiàn)性控制器、增量式PID控制器和線(xiàn)性二次調(diào)節(jié)器（即LQR）三種數(shù)字伺服控制器的跟蹤效果,以此來(lái)保證云臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的控制相機(jī)旋轉(zhuǎn)光軸,縮小目標(biāo)點(diǎn)與圖像平面中心點(diǎn)之間的誤差,從而達(dá)到云臺(tái)視覺(jué)伺服跟蹤效果。同時(shí),對(duì)比兩種視覺(jué)目標(biāo)跟蹤算法的跟蹤效果,并分析了各跟蹤算法的優(yōu)劣性。為提高云臺(tái)的自穩(wěn)定性,保證相機(jī)穩(wěn)定獲取圖像信息,本文針對(duì)云臺(tái)計(jì)算能力有限的問(wèn)題,提出一種基于低成本三軸無(wú)刷云臺(tái)的改進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：新疆大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Colibri樣機(jī)HakonHagenHelgesen等人[14]

圖 1-2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（左）天津工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（右）上海大學(xué) ZouHairong 等[18]提出了一種將仿生眼模型應(yīng)用于無(wú)人機(jī)機(jī)載相機(jī)的控制系統(tǒng)，根據(jù)分析的無(wú)人機(jī)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了一種新型的無(wú)人機(jī)低空地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)�；诜律鄣臒o(wú)人機(jī)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)能夠同時(shí)考慮無(wú)人機(jī)的高度變化和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，能夠協(xié)調(diào)控制機(jī)載相機(jī)和無(wú)人機(jī)，并且基于仿生眼的相機(jī)控制系統(tǒng)模型可以彌補(bǔ)造成的偏轉(zhuǎn)無(wú)人機(jī)旋轉(zhuǎn)和地面的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于未來(lái)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)，和相機(jī)電機(jī)速度的控制模式控制因此機(jī)載相機(jī)可以連續(xù)跟蹤目標(biāo)、順利、清晰、穩(wěn)定，就像人類(lèi)的眼睛。因此，它確實(shí)提高了系統(tǒng)性能，具有實(shí)際意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其跟蹤效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。國(guó)內(nèi)以大疆為首的科技公司也對(duì)云臺(tái)系統(tǒng)有所研究，其生產(chǎn)的禪思 X4S 三軸云臺(tái)增穩(wěn)系統(tǒng)采用輕量化設(shè)計(jì)，內(nèi)置高速處理器，可控制云臺(tái)電機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)補(bǔ)償無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中造成的相機(jī)細(xì)微移動(dòng)，確保相機(jī)在拍攝時(shí)的穩(wěn)定性。相對(duì)于其他采用了導(dǎo)電滑環(huán)結(jié)構(gòu)的小型云臺(tái)，X4S 云臺(tái)所采用的機(jī)械限位及隱藏

圖 1-4 基于無(wú)人機(jī)的云臺(tái)視覺(jué)伺服跟蹤系統(tǒng)1.3.2 擬解決關(guān)鍵問(wèn)題本文基于視覺(jué)目標(biāo)跟蹤的機(jī)載云臺(tái)伺服系統(tǒng)主要擬解決關(guān)鍵問(wèn)題：（1）小型四旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)載云臺(tái)計(jì)算能力有限、動(dòng)態(tài)性能較差，通常的姿態(tài)解算算法計(jì)算量往往都比較大，計(jì)算量較小的姿態(tài)解算適應(yīng)性又有一定的局限性。因此需要一種符合小型無(wú)人機(jī)機(jī)載云臺(tái)的姿態(tài)解算來(lái)獲取云臺(tái)的真實(shí)姿態(tài)，滿(mǎn)足云臺(tái)能夠自穩(wěn)定的基礎(chǔ)要求，從而能夠穩(wěn)定獲取相機(jī)圖像信息，保證機(jī)載計(jì)算機(jī)圖像處理能夠平穩(wěn)進(jìn)行。（2）一般無(wú)人機(jī)操作復(fù)雜且工作量較大，需要云臺(tái)獨(dú)立承擔(dān)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的任務(wù)，同時(shí)，大多數(shù)低成本云臺(tái)伺服均選用 PID 控制器，實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性較差。因此需要設(shè)計(jì)獨(dú)立于無(wú)人機(jī)的云臺(tái)伺服跟蹤控制器，以相機(jī)作為視覺(jué)反饋器，通過(guò)上位機(jī)搭載的視覺(jué)目標(biāo)跟蹤算法來(lái)獲取目標(biāo)在圖像中的坐標(biāo)點(diǎn)，輸入到性能較

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]高精度伺服云臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)研究[D]. 富曉杰.浙江大學(xué) 2014
[2]基于Mean Shift算法的目標(biāo)跟蹤在安防系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 程婷.長(zhǎng)安大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3306522