面向特征地图的无人机自主定位技术

发布时间：2021-03-03 02:10

　　由于在室内或是紧密建筑群中GPS定位误差较大,基于视觉的自主定位为无人机定位提供了廉价的解决方案。因此,基于视觉的无人机定位受到广泛的关注。不同于地面机器人的自主定位,无人机在空中要实现自主定位受到很多因素的限制。首先,无人机在高空飞行,拍摄到的图像和大部分从地面获取的图像相比具有缩放、仿射、光照、时空等图像差异较大。其次,由于无人机具有较快的飞行速度,基于视觉的图像定位算法需要对时间有较高的要求。最后,基于视觉的无人机定位算法依赖于周围环境图像,但受限于无人机本身的机载控制器的计算能力,如何有效地从周围环境中提取具有区分度和代表性的关键特征图像是至关重要的问题。围绕着上述无人机全局定位中的难点,具体研究内容如下:（1）提出了 FA-ORB特征匹配描述子算法。解决了不同源摄像机、不同时空、不同视角的地空图像匹配问题。该方法基于ORB特征提取算法,采用了仿射摄像机模型,融合并设置了虚拟视角的参数,实现在地面以及空中不同源仿射图像的实时性特征匹配。（2）构建了基于词汇树的仿射图像快速匹配框架。论文首先从图像中提取FA-ORB特征,进行分层聚类,构造视觉词汇树。并对视觉词汇进行TF-IDF赋... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１全世界范围无人机硬件领域估值概况??无人机被应用到实际中的条件是实现自主定位

１绪论硕士学位论文??的基于视觉无人机定位研究概况。??美国麻省理工学院（ＭＩＴ－Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）研究／基于室内??的无人机自主导航方案［１７］。在实验中，ＭＩＴ的研究者对比分析了基于激光和立体视??觉的定位效果，将其互相融合补充，辅助无人机在未知环境下的无人机自主定位。如??图１．２所示，他们采用ＳＩＦＴ特征描述子提取图像信息，解算无人机的运动姿态，然后??对非线性运动姿态进行最优化处理。??新加坡国立大学研究内容主要是基于自然场景中的地标进行无人机定位以及室??内任务的执行［１８，１９］。这些室内任务包括直行、钻门洞、拐弯等命令。他们的经过??改装的无人机，如图１．３所示，装备了无线摄像头、无线模块、惯性测量单元（ＩＭＵ）、??机载控制器等。通过无线摄像头釆集的视频流信息，并对其进行图像信息提取，传到??地面站进行图像解算，然后将解算得到的结果传回到无人机上，用以控制无人机的飞??行，完成相应任务。??

１绪论硕士学位论文??的基于视觉无人机定位研究概况。??美国麻省理工学院（ＭＩＴ－Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）研究／基于室内??的无人机自主导航方案［１７］。在实验中，ＭＩＴ的研究者对比分析了基于激光和立体视??觉的定位效果，将其互相融合补充，辅助无人机在未知环境下的无人机自主定位。如??图１．２所示，他们采用ＳＩＦＴ特征描述子提取图像信息，解算无人机的运动姿态，然后??对非线性运动姿态进行最优化处理。??新加坡国立大学研究内容主要是基于自然场景中的地标进行无人机定位以及室??内任务的执行［１８，１９］。这些室内任务包括直行、钻门洞、拐弯等命令。他们的经过??改装的无人机，如图１．３所示，装备了无线摄像头、无线模块、惯性测量单元（ＩＭＵ）、??机载控制器等。通过无线摄像头釆集的视频流信息，并对其进行图像信息提取，传到??地面站进行图像解算，然后将解算得到的结果传回到无人机上，用以控制无人机的飞??行，完成相应任务。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ORB的快速完全仿射不变图像匹配[J]. 侯毅,周石琳,雷琳,赵键.  计算机工程与科学. 2014(02)
[2]基于词汇树的图片搜索[J]. 陈赟,沈一帆.  计算机工程. 2010(06)

博士论文
[1]基于视觉的小型无人直升机地面目标跟踪技术研究[D]. 辛哲奎.南开大学 2010

硕士论文
[1]基于图像跟踪的无人机定位方法研究[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2009
[2]无人机单目机器视觉着降定位的算法研究及DSP实现[D]. 刘国才.电子科技大学 2008



本文编号：3060387