本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)視覺(jué)穩(wěn)定避障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 無(wú)人機(jī) 單目視覺(jué) 電子穩(wěn)像 障礙物檢測(cè) 組合導(dǎo)航

【摘要】：無(wú)人機(jī)由于其能夠在危險(xiǎn)、極端等環(huán)境下代替人工作,可以最大限度降低人員損失、減少人員利用成本而迅速發(fā)展。其在軍事偵察、遙感測(cè)繪、抗險(xiǎn)救災(zāi)、管線巡察、影視航拍等方面都得到了廣泛應(yīng)用。而無(wú)人機(jī)視覺(jué)導(dǎo)航作為無(wú)人機(jī)自動(dòng)航跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)目標(biāo)跟蹤及多機(jī)協(xié)同合作等工作的基礎(chǔ),成為了現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套無(wú)人機(jī)視覺(jué)穩(wěn)定避障系統(tǒng),由無(wú)人機(jī)機(jī)載信息采集系統(tǒng)和PC地面站回控?zé)o人機(jī)系統(tǒng)組成,其中又將機(jī)載信息采集系統(tǒng)分為組合導(dǎo)航信息體系和圖像傳輸存儲(chǔ)體系兩部分。通過(guò)劃分幾個(gè)子系統(tǒng)的方式,將整個(gè)系統(tǒng)各部分獨(dú)立,具有組合靈活、方便移植等特點(diǎn)。在機(jī)載信息采集系統(tǒng)中,本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室已完成的通過(guò)平移補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)電子穩(wěn)像系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種基于仿射變換的機(jī)載電子穩(wěn)像系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻中平移和旋轉(zhuǎn)疊加抖動(dòng)的處理。本文在FAST特征點(diǎn)匹配的基礎(chǔ)上,對(duì)仿射變換模型的平移和旋轉(zhuǎn)參量進(jìn)行估計(jì),經(jīng)過(guò)濾波分離抖動(dòng)與掃描運(yùn)動(dòng),進(jìn)而由空間變換累加法和最近鄰域插值法相結(jié)合的方法完成對(duì)圖像的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。系統(tǒng)以ADSP-BF609對(duì)稱(chēng)500MHz雙核處理器為核心,進(jìn)行了并行算法和系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)處理的PAL制標(biāo)準(zhǔn)視頻,系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性要求且穩(wěn)定可靠。在PC地面站回控?zé)o人機(jī)系統(tǒng)中,本文設(shè)計(jì)了一種基于單目定焦圖像平移的測(cè)距方法,實(shí)驗(yàn)表明該方法簡(jiǎn)單易行,且精度滿足系統(tǒng)需求。通過(guò)距離計(jì)算無(wú)人機(jī)投影,結(jié)合AABB包圍盒碰撞檢測(cè)方法,可準(zhǔn)確的判斷與障礙物是否相交。針對(duì)旋翼無(wú)人機(jī)可垂直飛行的特點(diǎn),本文改進(jìn)了威脅錐模型,使無(wú)人機(jī)以最近碰撞點(diǎn)為圓心避繞障礙物,實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的有效避障。最后,本文完成了系統(tǒng)中MEMS慣性器件的標(biāo)定、組合導(dǎo)航信息采集和機(jī)載圖像采集輸出的測(cè)試,并對(duì)電子穩(wěn)像系統(tǒng)及單目避障回控系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析,驗(yàn)證了系統(tǒng)的完整性和實(shí)時(shí)性以及算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī) 單目視覺(jué) 電子穩(wěn)像 障礙物檢測(cè) 組合導(dǎo)航
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景與研究意義10-12
• 1.1.1 無(wú)人機(jī)及無(wú)人機(jī)視覺(jué)導(dǎo)航概述10-11
• 1.1.2 電子穩(wěn)像技術(shù)概述11-12
• 1.2 課題相關(guān)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 電子穩(wěn)像技術(shù)12-13
• 1.2.2 障礙物檢測(cè)技術(shù)13-14
• 1.2.3 嵌入式處理器技術(shù)14-16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)16-18
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案18-26
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)18-19
• 2.2 無(wú)人機(jī)機(jī)載信息采集系統(tǒng)19-23
• 2.2.1 組合導(dǎo)航信息體系19-21
• 2.2.2 圖像傳輸存儲(chǔ)體系21-23
• 2.3 地面站回控?zé)o人機(jī)系統(tǒng)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 基于仿射變換的機(jī)載電子穩(wěn)像系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-52
• 3.1 仿射變換的基本理論26-28
• 3.2 FAST特征點(diǎn)匹配28-37
• 3.2.1 特征點(diǎn)的幾種檢測(cè)算法30-34
• 3.2.2 FAST檢測(cè)算法及代表點(diǎn)提取34-36
• 3.2.3 代表點(diǎn)匹配36-37
• 3.3 仿射變換參量計(jì)算及穩(wěn)像補(bǔ)償37-41
• 3.3.1 仿射變換參量估計(jì)37-38
• 3.3.2 運(yùn)動(dòng)濾波38-40
• 3.3.3 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償40-41
• 3.4 基于BF609雙核DSP的電子穩(wěn)像算法實(shí)現(xiàn)41-46
• 3.4.1 雙核DSP并行算法設(shè)計(jì)41-42
• 3.4.2 多緩沖區(qū)循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-44
• 3.4.3 系統(tǒng)優(yōu)化44-46
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與分析46-51
• 3.5.1 單幀補(bǔ)償效果46-48
• 3.5.2 連續(xù)多幀補(bǔ)償效果48-49
• 3.5.3 單核優(yōu)化測(cè)試結(jié)果49-50
• 3.5.4 雙核測(cè)試結(jié)果50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于單目視覺(jué)避障回控算法設(shè)計(jì)52-76
• 4.1 基于單目定焦圖像的平移測(cè)距方法52-59
• 4.1.1 攝像機(jī)成像模型52-54
• 4.1.2 定焦圖像測(cè)距方法54-59
• 4.2 視線障礙碰撞檢測(cè)及判定59-65
• 4.2.1 圖像處理59-62
• 4.2.2 碰撞檢測(cè)及障礙判定62-65
• 4.3 基于視覺(jué)信息的實(shí)時(shí)避障規(guī)劃65-69
• 4.3.1 威脅錐模型65-67
• 4.3.2 旋翼無(wú)人機(jī)避障策略67-69
• 4.4 實(shí)驗(yàn)與分析69-74
• 4.4.1 定焦測(cè)距實(shí)驗(yàn)69-70
• 4.4.2 障礙物判定實(shí)驗(yàn)70-72
• 4.4.3 地面站回控航線72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第5章 系統(tǒng)測(cè)試76-86
• 5.1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)試76-81
• 5.1.1 MEMS慣性器件標(biāo)定76-78
• 5.1.2 組合導(dǎo)航模式與效果78-80
• 5.1.3 系統(tǒng)硬件實(shí)物80-81
• 5.2 圖像傳輸系統(tǒng)測(cè)試81-85
• 5.2.1 采集圖像測(cè)試81-82
• 5.2.2 預(yù)輸出圖像測(cè)試82-83
• 5.2.3 輸出圖像測(cè)試83-84
• 5.2.4 系統(tǒng)硬件實(shí)物84
• 5.2.5 無(wú)人機(jī)及載荷實(shí)物84-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92-94
• 致謝94

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1 陳志堅(jiān);李哲;石磊;;一種基于圖像特征塊匹配的電子穩(wěn)像算法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2007年11期

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4 周立偉;;《多模式實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像儀器的研究》專(zhuān)欄文章導(dǎo)讀[J];光學(xué)精密工程;2011年08期

5 鄧榮峰;王鎮(zhèn)波;;高速公路場(chǎng)景下的電子穩(wěn)像技術(shù)研究[J];山東交通科技;2011年04期

6 宗艷桃;蔣曉瑜;汪熙;紀(jì)紅霞;趙鍇;;車(chē)載微光瞄準(zhǔn)鏡電子穩(wěn)像技術(shù)研究[J];兵工學(xué)報(bào);2012年09期

7 王鵬;趙躍進(jìn);孔令琴;李冰;董立泉;;預(yù)測(cè)掃描提前跳轉(zhuǎn)的電子穩(wěn)像方法[J];光學(xué)精密工程;2012年10期

8 王斌;趙躍進(jìn);;基于電子穩(wěn)像跟蹤技術(shù)的運(yùn)動(dòng)濾波算法[J];光學(xué)精密工程;2009年01期

9 王均波;魏坤;;某單兵無(wú)人車(chē)載系統(tǒng)電子穩(wěn)像多分辨率塔式算法[J];火力與指揮控制;2009年12期

10 朱華勇;卜彥龍;沈林成;;單通道防空導(dǎo)彈電子穩(wěn)像過(guò)程中的噪聲分析及處理[J];兵工自動(dòng)化;2010年08期

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1 王志民;徐曉剛;;電子穩(wěn)像技術(shù)綜述[A];中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)展2008--第七屆中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大會(huì)論文集[C];2008年

2 彭健;汪佩;賈彥茹;;一種數(shù)學(xué)方法在電子穩(wěn)像應(yīng)用中的探索(英文)[A];圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用(2010)[C];2010年

3 許靜;許廷發(fā);;一種特征塊與點(diǎn)結(jié)合的高精度電子穩(wěn)像方法[A];第九屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2010年

4 黃應(yīng)清;蔣曉瑜;黃晨;汪熙;;車(chē)載觀瞄系統(tǒng)復(fù)合電子穩(wěn)像技術(shù)研究[A];全國(guó)第五屆信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議專(zhuān)刊(第一冊(cè))[C];2011年

5 王寧明;朱振福;;一種穩(wěn)定可靠的電子穩(wěn)像方法[A];2007年光電探測(cè)與制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

6 彭健;賈彥茹;汪佩;;基于電子穩(wěn)像的視頻序列抖動(dòng)處理技術(shù)[A];2010全國(guó)LED顯示應(yīng)用技術(shù)交流暨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)文集[C];2010年

7 韓月玲;朱丹;王玉良;楊光宇;;一種基于灰度投影的實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像方法[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動(dòng)化與先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年

8 張勇;王新賽;李明明;劉雨;;一種魯棒的車(chē)載紅外視頻電子穩(wěn)像算法[A];第十屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

9 崔玉柱;王睿;李敬禎;;基于光流計(jì)算模型的智能電子穩(wěn)像研究[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第十三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

10 李雙;戚金清;王兢;李孟響;;基于DM6446雙核協(xié)同工作的電子穩(wěn)像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第九屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2011年

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1 陳曉露;航空光電成像電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

2 張永祥;基于陀螺儀的船載電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2006年

3 朱娟娟;電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

4 鐘平;機(jī)載電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2004年

5 李迪;微型飛行器電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

6 邱家濤;電子穩(wěn)像算法和視覺(jué)跟蹤算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 劉忠領(lǐng);旋轉(zhuǎn)彈光電成像制導(dǎo)圖像處理關(guān)鍵算法研究[D];北京理工大學(xué);2014年

8 張陽(yáng);仿人眼的結(jié)構(gòu)原理和關(guān)鍵視覺(jué)技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓卿;基于特征跟蹤的電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

2 高曉明;電子穩(wěn)像系統(tǒng)主要算法研究[D];西安科技大學(xué);2008年

3 劉玉紅;面向監(jiān)控視頻的電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

4 于露;基于圖像匹配的電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

5 王楠;運(yùn)動(dòng)載體電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];陜西師范大學(xué);2009年

6 楊毅;電子穩(wěn)像算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2009年

7 溫曉峰;基于嵌入式系統(tǒng)的電子穩(wěn)像系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

8 李鳳山;視頻序列電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

9 郭振;基于灰度投影的電子穩(wěn)像系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法[D];天津大學(xué);2009年

10 蔡耀儀;電子穩(wěn)像算法研究及嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];中南大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：648951