旋翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活的各個(gè)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(jī)的自主飛行問題是該行業(yè)的一個(gè)研究重點(diǎn),以小型多旋翼無人機(jī)為研究對(duì)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(jī)能夠自主飛行而不用事先設(shè)定其飛行軌跡。1.以單目攝像機(jī)作為旋翼無人機(jī)獲取圖像信息的傳感器,把整個(gè)避障流程分解成五個(gè)模塊:圖像預(yù)處理、特征點(diǎn)檢測、特征點(diǎn)匹配、深度信息計(jì)算和避障策略。在特征點(diǎn)檢測方面,選擇SIFT特征檢測方法,針對(duì)其特征描述子的高維性,對(duì)其進(jìn)行降維處理,首先將原方法的正方形鄰域利用同心圓進(jìn)行分割,統(tǒng)計(jì)每個(gè)圓環(huán)內(nèi)的像素點(diǎn)的梯度幅值,并將圓弧經(jīng)過的像素點(diǎn),按照幅值的一半分別計(jì)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(shí)把搜索范圍由原來的16x16像素?cái)U(kuò)大至20x20像素;2.深度信息計(jì)算方面,首先根據(jù)檢測出的特征點(diǎn)鄰域直徑生成圖像模板,再由模板匹配的方法計(jì)算匹配點(diǎn)對(duì)之間的尺度變化關(guān)系,通過相似定理推導(dǎo)出關(guān)于距離信息的計(jì)算公式,融合旋翼無人機(jī)的速度信息計(jì)算出場景的深度信息,再進(jìn)行凸包運(yùn)算將場景的深度信息簡化為一個(gè)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(jìn)行分層,接著在感興趣區(qū)域內(nèi)采用塊搜索的方式進(jìn)行安全區(qū)域的搜索,以達(dá)到避障效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)的SIFT描述子能保證原來的精度,并且降低了時(shí)間復(fù)雜度,按照比例大小計(jì)算出的簡化深度圖能夠滿足避障的條件,基于區(qū)域塊搜索的方法比搜索整個(gè)圖像所耗時(shí)間大大減少,對(duì)旋翼無人機(jī)自主避障的實(shí)時(shí)性有比較大的提高。說明基于單目視覺的方法在旋翼無人機(jī)的自主避障問題上具有一定的可行性和研究意義。
【學(xué)位單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP391.41;V279

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 張劍;王世勇;陳璽;徐華東;俞登科;楊忠;;基于柱狀空間和支持向量機(jī)的無人機(jī)巡線避障方法[J];中國電力;2015年03期

2 劉暢;王宏倫;姚鵬;雷玉鵬;;面向空中威脅的無人機(jī)動(dòng)態(tài)碰撞區(qū)建模與分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

3 楊秀霞;劉小偉;張毅;;基于時(shí)間約束的無人機(jī)避障研究[J];飛行力學(xué);2015年02期

4 關(guān)震宇;楊東曉;李杰;尚雅玲;江志清;;基于Dubins路徑的無人機(jī)避障規(guī)劃算法[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

5 王希彬;趙國榮;劉旭;;基于碰撞圓錐的無人機(jī)SLAM避障技術(shù)研究[J];飛航導(dǎo)彈;2012年08期

6 張躍東;李麗;劉曉波;邢澤平;;基于單目視覺的無人機(jī)障礙探測算法研究[J];激光與紅外;2009年06期

7 王一凡;諶德榮;張立燕;;一種用于小型無人機(jī)避障的快速視差測距方法[J];中國測試技術(shù);2008年03期

8 淳于江民,張珩;無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];飛航導(dǎo)彈;2005年02期

9 淳于江民,張珩;微型無人直升機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2004年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 董軍喜;旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)自主避障飛行路徑規(guī)劃研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

2 董培建;無人直升機(jī)障礙物檢測與路徑規(guī)劃研究[D];上海交通大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2815744