一种基于视觉识别的无人机导航算法

近年来,随着无人机与数码相机技术的发展,无人机航测以其高效、精确、作业成本低和适用范围广等特点,在地表复杂地区高分辨率影像的获取方面优势明显.但无人机像片的后续处理需要布设大量像控点,工作量大且耗时耗力,特别是在地表复杂地区工作难度更大.如果采用精准定位的手段计算出拍照瞬间照片中心的精确位置和姿态,则可以节省大量施工投...     

基于openmv的无人机定点降落视觉识别技术研究

无人机广泛应用于军事、农业、交通运输等方面,具有巨大的应用潜力和广阔前景.受电池能量密度和能量利用效率等因素的制约,无人机机载电池没有足够的续航能力,发挥不了最大优势.为提高无人机的飞行续航能力,采用无线充电基站对无人机进行充电.为达到无线充电的最大充电效率,需要实现无人机精确降落.为了实现无人机的定点降落,提高定点飞...     

空地协同视觉实现无人机自主降落研究

在深入分析了无人机视觉降落多种方式的基础上,结合无人机连续视觉图像的三维空间信息,提出了基于空地协同视觉信息的无人机自主降落方法,设计了一种多图形组合、多色彩导引、多方法识别的地面合作目标.从坐标系的转换、合作目标的选取、识别与处理等方面进一步细化论述空地协同视觉完成无人机自主降落的方式,通过灰度变换、HSV色彩变换、HU不变距匹配等方法保障了合作目标的准确识别率.     

ROI加速的无人机自主精准降落系统

GPS信号在有遮挡的环境中信号差且定位精度低,无法满足无人机在特定区域精准定位的要求。而计算机视觉定位相较于GPS,受环境影响小且定位信息丰富。基于此,文中设计一种ROI加速的无人机自主精准降落系统,采用“H”与Aruco marker嵌套的降落标识在不同高度给无人机提供定位信息。基于深度学习的目标检测算法分割相机视野中的感兴趣区域（ROI）,利用阈值分割的图像识别算法在ROI区域进行Aruco marker检测,滤除ROI区域外的图像区域,提升目标识别速度。根据marker二维像素点与三维坐标点的对应关系求解无人机与marker的相对位置。基于求解出的三轴位置设计位置PID控制器,将无人机与marker的三轴位置差转换为速度控制量。进行无人机自主降落的试验,随机统计20次的降落结果,得出18次的降落轴向误差在10 cm以内,说明所设计系统能够满足无人机降落精度要求。     

旋翼无人机自主降落于运动无人艇的控制研究

无人机与无人艇组成空水作业系统,可以大幅度提高系统完成作业的能力和效率,因此对旋翼无人机在运动无人艇上自主降落控制进行了研究.无人机基于通信获取的无人艇的运动信息和自身的GPS信息,配合视觉算法对降落标识进行识别和定位的计算结果信息实现对无人艇的位置跟踪.无人机根据获取的无人艇的姿态信息进行姿态跟踪后保持对无人艇的位置...     

基于视觉处理的四旋翼无人机自主导航系统设计

文章论述的四旋翼无人机由两个核心部分组成,其一,是以安装有OpenCV库的树莓派为核心的视觉识别部分,其二,是以Ti公司的C2000芯片为核心的飞控部分。系统通过树莓派检测周围环境,获得当前飞行器的姿态以及相对于目标的位置矢量,将数据按格式打包并交付至飞控芯片,经过飞控计算处理,控制无人机姿态以到达指定目标位置。     

基于SIFT算法的无人机视觉导航研究

针对无人机在飞控信道被阻塞和失去卫星定位信号的情况,研究了依靠自主视觉导航来提高生存能力的可能。图像特征信息的获取和匹配是建立图像间的对应关系、实现视觉导航的关键,基于SIFT算法对无人机俯拍图像进行了局部特征的提取、描述和匹配研究,实验结果表明了SIFT算法在无人机俯拍图像的景象匹配中的不变性和准确性,证明了该算法在无人机视觉导航中的应用潜力。     

基于单目摄像机的无人机视觉导航参量估计方法

针对无人机视觉导航参量估计精度低、计算复杂的问题,提出了一种基于单目视觉的无人机导航参数提取方法.该方法首先分析了单目摄像机情况下物理坐标、摄像机标定坐标之间的关系,并利用单目摄像机拍摄图像的时空相关性建立测量参数的计算模型,有效避免了传统多目摄像机图像存在的同步对准问题;接着,推导了测量参量同坐标参量的相互关系,并给出了参数方程的近似估计,推导了求解约束参量的最小二乘(LS)计算过程;最后,为克服LS无法克服测量噪声干扰的实际情况,进一步提出了采用最小均方算法在传统一步计算结果的基础上进行迭代优化计算,有效提升了计算过程的抗干扰能力.实际的场地实验结果表明,本文方法保持了较高的计算精度和抗干扰能力,在两种测试环境下平均误差均控制在2个像素以内,具有优秀的应用价值.     

无人机自主降落过程视觉定位方法研究

为了充分利用连续视觉图像中3维空间信息, 解决无人机自主降落过程中的定位问题, 在稠密3维点云法和光流法定位原理的基础上, 提出了基于同物不同时图像像空间的定位方法。以理论推算、图形注释等方式, 通过求解单个像素点和整个图像移动变化情况, 将连续帧图像的形变、量变信息分解为无人机和参照物的空间相对运动信息, 并结合已知的参照物运动参量, 推算了无人机飞行位姿信息, 完成了无人机基于光学视觉图像的空间定位方法研究。结果表明, 该研究为视觉系统在无人机降落回收过程中独立实现空间定位提供了一定的借鉴和参考。     

基于计算机视觉的移动机器人导航

针对跟随路径导引的移动机器人导航方式的灵活性较差、维护成本较高、功能单一的缺点,将计算机视觉用于移动机器人路径识别。首先对视觉传感器获得的视频图像进行处理,获得有用的特征目标,实现机器人对当前路径信息的理解。然后调用直行或转弯功能模块对机器人进行导航控制。实验结果表明,该导航方式具有较好的实时性和鲁棒性。     

无人机视觉导航算法

为保证无人机着陆精度和安全性,提出了一种无人机自主着陆视觉导航位姿解算方法。首先对机载相机进行标定,获取相机参数;然后综合考虑地标形状和尺寸、地标角点几何分布和角点数量对位姿估计精度的影响,设计了T型着陆地标形状和尺寸参数,将地标轮廓提取和角点检测算法相结合,得到几何分布好、数量适中的8个角点用于位姿解算,保证了位姿解算精度;为减少LK （Lucas-Kanade）光流法稳定跟踪地标的处理时间,直接将提取的这8个角点作为LK光流法检测和跟踪的输入,保证了算法实时性;最后利用三维空间到二维像平面投影关系对飞行位姿参数进行实时解算。实验结果表明:算法具有较高估计精度,算法平均周期为76.756 ms （约13帧/s）,在速度较低的着陆阶段基本满足自主着陆视觉导航的实时性要求。     

无人机输电线路巡检自主导航方案设计

针对无人机沿架空输电线路一侧鲁棒连续导航的问题,本文总体思路是首先将跟踪和检测相结合,实现实时可靠的输电杆塔定位。然后计算并优化输电线路的消失点为无人机提供稳健和精确的航向,并利用三角测量方法解决输电线路距离的测量问题。最后对整个系统进行了测试,具有一定的效果。     

基于视觉图像的四旋翼无人机飞行控制研究

为了利用视觉图像中信息的无源性、实时性以及机载控制器的自创性等特性，解决无人机信源易干扰、有延时、受制约的问题，分析了“十”字型四旋翼无人机的动力结构、控制原理以及无人机飞行过程中位姿方程、动力方程之间的相互关系，完成了四旋翼无人机六自由度信息和飞行控制四元素输入信息之间的转换，设计了基于合作目标匹配的无人机视觉图像自主控制算法。结果表明，在实测值为零时，即可完成自主降落功能。该算法可以实现简单环境下四旋翼无人机的自主降落。这一研究对无人机的自主化、智能化发展具有一定的帮助作用。     

面向无人机城市空中视觉导航仿真平台实现

系统仿真是无人机飞行导航与控制程序设计的重要手段,面向城市空中交通场景视觉导航算法设计的开发需求,首先调研了针对无人机所开发的多种飞行器仿真模拟平台,确定了基于Airsim搭建所需城市空中视觉导航仿真平台的技术路线,并进一步详细介绍了该仿真平台的搭建方法,最后给出了该仿真场景的搭建结果.     

无人机视觉自主着陆仿真系统

计算机视觉导航技术具有精度高、不受电子干扰,成本低等特点,被誉为未来无人机自主着陆的必备手段之一。作为新一代着陆技术手段,视觉自主着陆技术需要进行大量的算法研究和飞行试验,因此有必要建立一个在实验室环境来验证所提方案的可行性。本文将虚拟现实、 可视化技术与计算视觉导航算法紧密结合起来,开发了一种无人机视觉自主着陆仿真验证系统, 构建场景模块,能够在复杂三维地形、不同气象条件下对无人机视觉自主着陆算法进行仿真验证, 实时计算和输出无人机着陆所需位置姿态参数。实验结果表明：该系统真实反映了无人飞行器飞行过程中的动态特性以及姿态角等的变化,并且具备良好的用户显控界面,验证了视觉自主着陆算法的可行性。     

基于图像匹配的无人机自主返航技术

文中基于无人机机载的视觉信息,在GPS信号不可靠的环境下实现自主返航的功能。利用无人机底部垂直向下的摄像头,对图像计算光流可以较精确地获得无人机的速度信息。在去程中,无人机每隔一定距离记录一次位移信息与向前摄像头图像的关键帧;在回程时,无人机先根据位移信息到达关键帧图像附近,然后比较当前图像与目标关键帧纠正误差,对下一帧重复这两歩直到回到起点。仿真实验证明文中所述方法能较好地实现定点悬停和自主返航的功能。     

基于单目视觉的道路自主导航模型车

本文利用自行开发的多DSP的视频图像处理板和微型CCD摄像头,设计并研制出自主式的道路行进模型车。该模型车采用前视单目视觉导航原理,利用图像边缘检测技术实时地识别前视道路视频图像,尤其能自动控制模型车的速度级别,最终完成道路行进中的自主导航。实验结果表明模型车达到了设计预期的效果。     

无人机导航技术研究

无人机导航系统是无人机完成给定任务的关键要素之一。本文分析了现有的导航技术优缺点;研究了高空长航时无人机、无人作战飞机和微小型无人机三种无人机执行任务的特点及作战环境,在此基础上,分别给出与之相应的导航方式。