無人機視覺導航關鍵技術的研究與實現.pdf

1、無人機視覺導航是一種重要的自主導航技術，利用計算機視覺的相關技術對相機獲取的圖像信息進行處理，結合無人機其他傳感器獲取的數據可以計算得到無人機當前位置等信息，完成既定飛行任務。視覺導航成本低、不依賴GPS，在各行各業(yè)應用廣泛。
　　本文首先對低空小范圍的無人機視覺導航整體系統(tǒng)進行了思考和設計，將整體系統(tǒng)劃分為硬件、導航軟件和輔助軟件三個部分。硬件由四旋翼無人機、機載計算機、云臺、相機和數傳電臺組成，導航軟件由視覺定位和視覺追蹤兩部

2、分組成，輔助軟件由地面站、飛行任務管理軟件和數傳協議組成。
　　視覺定位方法，本文采用ORB特征。首先提取兩張圖像的ORB特征點，生成特征點的描述子，根據漢明距離計算描述子之間的相似度。采用暴力匹配的方式得到兩張圖像之間的匹配情況，采用交叉匹配驗證算法和PROSAC算法對粗匹配進行過濾，根據匹配成功的點對數量衡量兩張圖像之間的相似度。最后，采用基于密度的聚類算法將匹配的特征點進行分類，選取面積最大的兩個類作為圖像間的重合區(qū)域，得到

3、了較好的偏移量計算結果，相對于密度聚類之前的結果，精度提高了10％。
　　視覺追蹤方法，本文采用KLT算法。為了適應大運動量的圖像追蹤，將KLT算法和高斯金字塔結合。從金字塔頂層開始計算偏移量再作為初始值計算下一層的圖像偏移量，反復迭代最終得到原圖的偏移量。基于金字塔模型的算法在連續(xù)幀圖像測試中，取得了很好的效果。
　　系統(tǒng)實現時，為減少視覺導航的計算時長，采取基準圖庫的方案。預先將基準圖的特征點和描述子提取，存儲到文本文件