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超小型无人旋翼机的特征尺寸在120~180cm之间,在现代军事、反恐防暴和民用方面具有十分广阔的应用前景。为了延长超小型无人旋翼机的续航时间,更好地适用于跟踪追捕嫌疑车辆、空中监控等这样一些实际应用需要,多架次接力飞行就成为延长续航时间的首选有效措施,但是若要实现多架次接力飞行就必须实现无人机的自主着陆。针对这一应用要求,本课题提出采用仿生双目异向运动的立体视觉系统来实现自主着陆。由于仿生双目异向运动将使视觉系统的视轴夹角实时变化,从而需要对视觉系统进行在线自标定。因此本文提出了一种基于变视轴夹角的双目视觉在线自标定算法。
该算法可以实时获取无人机着陆的高度信息和云台转动的夹角信息,来满足无人机自主着陆的实时需求。本文关键点是双目立体视觉系统外参的自标定算法。
首先,对摄像机成像模型和标定理论及各种标定方法进行研究,利用Tsai的两步标定法获取了摄像机的内部参数,另外采用立体视觉标定的传统方法,利用基本矩阵约束的方法实现了视觉系统结构参数B的标定。
其次,以无人机对着陆的要求为基础,根据双目立体视觉的基本原理,设计并建立了适合本课题的双目立体视觉模型,实现夹角θ的在线标定,从而获得深度信息Z。
最后,通过各个步骤的标定实验和对特征点的立体匹配,实现高度信息和夹角的实时获取。