基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)課件

1、基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)1“基于氣囊和圖像識別的小型 無人飛行器主動著陸系統(tǒng)”基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)2綱要摘要圓拱形氣囊自動著陸系統(tǒng)構(gòu)成試驗結(jié)果總結(jié)和展望基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)31.摘要l統(tǒng)計顯示，在所有的無人飛行器事故原因分析中，著陸部分的操控不當(dāng)占據(jù)著最大的比重。lwhy？l 無人機(jī)的地面領(lǐng)航員對運(yùn)行環(huán)境認(rèn)知的有限性l 無人機(jī)在著陸前低速運(yùn)行時其機(jī)動性的限制l提出了一種基于機(jī)器視覺識別圓拱形氣囊、應(yīng)用于小型uav的自動著陸系統(tǒng)，為了改善在光線變化的環(huán)境中的魯棒性，提出了一種基于顏色和形狀的視覺檢測算法，并通過了一系列試驗的驗證l由于低成本的導(dǎo)航傳感器精度不足，在鎖定目標(biāo)后應(yīng)

2、用直接反饋視覺伺服控制l關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 無人機(jī)；無人機(jī)； 自動著陸；自動著陸； 直接視覺伺服；圖像矩；直接視覺伺服；圖像矩； 地理位置地理位置基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)42.圓拱形氣囊l各向同性的形狀特征l對比網(wǎng)絡(luò)輔助的著陸方式（只能從一個方向著陸），可以從任何方向著陸以避免側(cè)向風(fēng)的干擾（迎風(fēng)）l采用與外界環(huán)境顏色具有強(qiáng)烈對比的氣囊可改善圖像識別l起著無人機(jī)回收吸震和視覺標(biāo)記的雙重作用基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)53.自動著陸系統(tǒng)構(gòu)成3.1 軟件算法l3.1.1 基于顏色的氣囊檢測l3.1.2 基于圖像矩的氣囊檢測l3.1.3 地理位置算法l3.1.4 直接視覺伺服3.2 實(shí)驗平臺組成基于機(jī)

3、器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)63.1 軟件算法基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)7符號說明基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)83.1.1 基于顏色的氣囊檢測(a,b,c)=(1.5,1.5,20) filtering rule： 基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)93.1.2 基于圖像矩的氣囊檢測l圖像處理流程：原始圖像 二值化 侵蝕和擴(kuò)張 處理圖像l因為：氣囊投影為半圓到正圓，hu矩變化很小l所以： hu矩可作為目標(biāo)氣囊的一個不變描述l考慮前四階的hu矩已經(jīng)足夠lhu矩適用于高速率檢測基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)10where are the ith and jth ordernormalized moments

4、with regard to horizontal axis and vertical axis,respectively基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)11基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)123.1.3 地理位置算法lonce the image coordinates of the dome is found by the detection algorithms introduced above, its location in a local cartesian frame can be computed by eq. (2.3).基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)13基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)1

5、4fig shows a geolocation result obtained from a test flight obviously from this result, the geolocation alone will not be sufficient for precision guidance to the dome. the relatively large error of the geolocation result is mainly attributed to the errors in the attitude and pose of the vehicle and

6、 the camera. 基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)153.1.4 直接反饋視覺伺服即使可實(shí)現(xiàn)：定位圓拱形氣囊的準(zhǔn)確坐標(biāo)飛行器控制系統(tǒng)可優(yōu)秀地追蹤給定參考軌跡但是：導(dǎo)航誤差仍然比氣囊的尺寸更大，使之不可能恒定地從一個小目標(biāo)點(diǎn)著陸因此：提出一個圖像直接反饋伺服系統(tǒng)，圖像處理結(jié)果直接反饋到飛行控制器 基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)16基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)17基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)183.2 實(shí)驗平臺組成基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)19試驗平臺參數(shù)基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)20硬件架構(gòu)基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)21無線收發(fā)系統(tǒng)基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)224、試驗結(jié)果基于機(jī)器視覺

7、的無人機(jī)著陸技術(shù)23l圓拱形氣囊的地面坐標(biāo)由差分式gps獲得l試驗流程：初始化ins 用發(fā)射器發(fā)射無人機(jī) 發(fā)出著陸命令 尋找氣囊 應(yīng)用視覺系統(tǒng)定位氣囊坐標(biāo) 應(yīng)用視覺算法鎖定目標(biāo)下降到一定高度轉(zhuǎn)換為直接視覺伺服 保持安全速度著陸 基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)24試驗結(jié)果1基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)25試驗結(jié)果2基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)264次試驗的飛行軌跡it is caused by the inherent weak coupling between the horizontal and vertical dynamics of a fixed-wing airplane.基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)27機(jī)載攝像頭與地面攝像頭拍攝對比基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)28階段1基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)29階段2基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)30階段3基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)31階段4基于機(jī)器視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)32resultlin all cases, the vision system was able to successfully recognize t