無人機(jī)傳感器技術(shù) 33.光流計(jì)

光流計(jì)主講教師：《無人機(jī)傳感器技術(shù)》光流計(jì)原理1光流計(jì)應(yīng)用2目錄01光流計(jì)原理光流計(jì)原理1.1基本概念定義光流就是你在這個(gè)運(yùn)動(dòng)著的世界里感覺到的明顯的視覺運(yùn)動(dòng)。光流計(jì)原理1.1基本概念光流的概念是Gibson在1950年首先提出來的。它是空間運(yùn)動(dòng)物體在觀察成像平面上像素運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，利用像素在時(shí)間域上的變化及相鄰幀之間的相關(guān)性找上一幀跟當(dāng)前幀存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而計(jì)算出相鄰幀間物體運(yùn)動(dòng)信息的一種方法。一般而言，光流是由于場(chǎng)景中前景目標(biāo)本身的移動(dòng)、相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，或兩者的共同運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的。光流計(jì)原理1.1基本概念通俗地講，在無人機(jī)方面，光流利用的是圖像的變化處理，用于檢測(cè)地面的狀態(tài)，從而監(jiān)測(cè)飛機(jī)的移動(dòng)；主要用于保持飛機(jī)的水平位置，以及在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)定高和定點(diǎn)飛行。光流計(jì)原理1.2包含信息距離光流的運(yùn)動(dòng)速度并不一樣，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它是有規(guī)律的。通過不同目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度判斷它們與我們的距離。較遠(yuǎn)的目標(biāo)，例如云、山，它們移動(dòng)很慢，就像靜止一樣。較近的物體，例如建筑和樹，就比較快的往后退，離我們?cè)浇鼈兺笸嗽娇?。非常近的物體，例如路面的標(biāo)記、草地等等。光流計(jì)原理1.2包含信息角度光流可以提供角度信息。與我們眼睛正對(duì)著的方向成90度方向運(yùn)動(dòng)的物體速度要比其他角度的快；當(dāng)小到0度的時(shí)候，物體朝著我們的方向直接撞過來，就感受不到它的運(yùn)動(dòng)了，當(dāng)它離我們?cè)浇驮絹碓酱蟆?2光流計(jì)應(yīng)用光流計(jì)應(yīng)用基本應(yīng)用1自然環(huán)境中的昆蟲擁有精確制導(dǎo)的能力，基于生物機(jī)理的輔助導(dǎo)航方法，可以應(yīng)用于慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差的修正，從而幫助無人機(jī)安全著陸與自動(dòng)避障。光流計(jì)應(yīng)用基本應(yīng)用2研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)昆蟲飛行時(shí)，事物呈現(xiàn)在其視網(wǎng)膜上的圖像也在運(yùn)動(dòng)，這種圖像的運(yùn)動(dòng)稱之為”光流“，也是昆蟲精確制導(dǎo)能力的來源。光流可以基于昆蟲在視野中移動(dòng)的速度，感知運(yùn)動(dòng)的快慢，為其提供豐富的空間信息。而現(xiàn)在這一技術(shù)將用到無人機(jī)上，幫助它安全著陸和避障。光流計(jì)應(yīng)用基本應(yīng)用3光流表達(dá)了圖像的變化，由于它包含了目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)的信息，因此可被觀察者用以確定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)情況。從生物學(xué)中昆蟲飛行時(shí)將光流用于精確制導(dǎo)的行為得到啟發(fā)，光流技術(shù)被應(yīng)用在了飛行器的動(dòng)態(tài)定位和導(dǎo)航中。光流計(jì)應(yīng)用基本應(yīng)用4無人機(jī)光流技術(shù)的應(yīng)用可以利用光流傳感器對(duì)捕捉的圖像進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)獲取飛行器自身位置及運(yùn)動(dòng)情況，并將測(cè)得數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸回地面站PC機(jī)分析處理。光流技術(shù)的應(yīng)用可以完善無人機(jī)的立體視覺系統(tǒng)，獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定無人機(jī)的高度，提高無人機(jī)著陸的安全性。光流計(jì)應(yīng)用基本應(yīng)用5光流技術(shù)的應(yīng)用可以說是自然生物幫助人類科技又解決了一項(xiàng)技術(shù)障礙，無人機(jī)安全著陸與自動(dòng)避障的領(lǐng)域一直處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而光流技術(shù)的應(yīng)用則大大促進(jìn)了該