激光成像雷达前视成像仿真及障碍物识别方法研究

飞行器前视激光雷达通过测距得到前方三维距离像,由三维距离像可以获得飞行器前面障碍物的形状、高度、宽度等信息,从而为飞行器进行地形跟踪和障碍物回避提供依据。文中根据激光成像雷达原理,推导了激光雷达前视成像方程。在三维地形图上,由前视成像方程仿真得到激光雷达前视三维距离像。在三维距离像上提出了障碍物信息提取方法,并在三维地形图上进行了前视成像仿真实验和障碍物信息提取实验。     

地形导航中的3D地形跟踪方法

地形跟踪技术是飞行器自动导航的基础，激光成像雷达可以高精度实时获取前视距离像和3D地形图，从激光成像雷达所成前视距离像中可以识别飞行器前下方的地形（包括障碍物），人而为飞行器毛皮地形跟踪提供基础，在飞行器惯性作用下，研究了飞行器自动障碍物回避方法，推导了飞行器与规划航迹之间的3D空间关系，以飞行器自动障碍物回避为基础，建立了飞行器沿规划航迹飞行的地形跟踪方程。在参考地形图上进行了仿真实验。结果表明，3D地形跟踪方法，能够很好的满足飞行器自动导航的要求。     

基于单目视觉的无人机障碍探测算法研究

针对低空飞行无人机的避障问题,研究了一种基于单目视觉的障碍物深度提取算法。在无人机前视摄像机获取的图像中,通过Harris角点检测算法提取角点作为特征点,使用归一化互相关算法进行角点的匹配,根据图像序列中特征点间距离的变化和无人机的运动计算障碍物的深度。对用于单个障碍物深度计算方法进行了改进,使用RANSAC算法区分不同深度的障碍物。仿真表明,该算法可以有效发现并区分不同深度的障碍物。     

基于立体视觉和光流的无人机避障算法研究

无人机在飞行过程中必须能够检测障碍物并且准确躲避。为使无人机在飞行过程中更加安全,提出了一种双目立体视觉和光流相结合的避障方法。双目立体视觉通过边缘索引算法来获取可靠的视差值,并根据视差线汇聚角度得到空间深度信息,进而辨别物体的远近;基于SIFT的光流法能得到障碍物相对于摄像头的每一个时刻的运动速度。为了更快地得到更加准确的位置信息,将立体视觉和光流结合在一起。实验结果表明,该方法能有效提高避障的效率和精度。     

多传感器结合的无人机障碍物识别方法研究

随着无人机越来越多的应用在植保作业中,无人机障碍物识别正逐渐成为研究的重点。由于单一传感器识别障碍物的局限性,提出将毫米波雷达和视觉系统相结合的障碍物识别方法:利用毫米波雷达探测前方障碍物的距离,通过视觉系统检测障碍物的大小形状等信息。视觉系统结合色值提取、形态学处理等方法滤去干扰信息,得到较为光滑的障碍物轮廓,利用坐标系的转换实现雷达与视觉系统的空间融合,首次对障碍物的面积进行了测算,采用同步线程的方式实现传感器在时间上的融合;根据融合处理得到的结果,判断无人机是否可以在障碍物之间顺利通过,为避障决策提供依据。通过试验证明该方法既可获取前方障碍物的位置信息,同时受环境因素的影响较小,且可以识别出障碍物的轮廓、大小并完成障碍物之间距离的测算。     

面向动态障碍物的三维A*优化避障算法研究

针对空间站舱内漂浮物、太空碎片密集区域等复杂场景下的动态避障问题,本文提出了一种面向动态障碍物的三维 A*优化避障算法,主要用于完成空间站舱内飞行器和小型空间机器人在上述环境下的路径规划任务。该算法把传统二维 A*算法推广到了三维,然后通过模糊判断规则对路径进行优化,实现运动路径的实时优化,降低在三维无重力环境下的能量消耗。仿真结果表明,该算法可以对三维环境下动态障碍物进行有效避障,并且优化指标提高将近一倍, 能够有效降低能量的消耗。     

针对动态障碍物的无人机最优避撞策略

复杂动态环境下自主避障能力已成为无人机亟待解决的关键问题.针对现有避障算法通过调向或调速进行规避障碍的缺点,基于速度障碍法,提出一种同时调向与调速的混合避障策略.首先,根据速度障碍法原理,判断无人机与动态障碍物是否存在飞行冲突;然后,分别在单动态障碍物和多动态障碍物场景下,利用数学公式精确推导出无人机避障所需要调整的航...     

基于Arduino的双模式智能避障小车系统设计与实现

针对目前智能避障小车存在障碍物距离测量精度不高,存在探测盲区的问题,介绍了一种基于Arduino的智能避障系统。常见的超声波避障模块探测距离远不易受到干扰,但是反应时间长。红外测距探测距离近,测量速度快,精度高,但是受环境影响较大。利用Arduino作为主控系统,采用超声波测距、红外测距等多传感器信息融合的采集系统,优势互补,并通过对数据的算法优化,提升小车对环境的感测精度,有效提高了小车的避障成功率。基于Android开源平台的蓝牙串口通信APK,智能小车既可以自动避障,也可以接受人的帮助,进行人工避障,实现了手动和自动双操作模式,丰富了用户体验。实验证明,该系统运行稳定,对障碍物的探测更加精确,可有效实现全方位避障。     

基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避技术

地形跟踪/地形回避是新一代低空突防技术,能充分利用地形掩蔽提高飞行器的生存能力.提出了基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避技术.给出了系统原理、组成与结构.分析和研究了基于前视图像序列的障碍物实时探测技术,给出了具体的障碍物提取算法和障碍物轮廓尺寸距离解算方法.在此基础上研究了基于障碍物探测的实时地形跟踪/地形回避策略,组成了完整的基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避控制系统,具有良好的应用前景.     

多波束前视声呐在潜器避障中的应用研究

介绍了多波束前视声呐特性及其PC104处理机的功能;描述了避障系统的数据采集和传输方法;提出了用基于栅格图标的方法来完整描述声呐探测信息,从而构建出水下局部环境模型;采用带有增长率算子的运动映射直方图算法作为声呐传感器数据后处理算法,合理地表达了声呐数据的不确定性,克服了探测数据中混带的噪声;设计了基于声呐传感器的反应式避障算法,确保潜器能够及时、有效、安全地避开障碍物;最后通过湖上试验,验证了所作研究的正确性及可行性.     

基于立体视觉的人体头部目标识别研究

使用立体视觉系统可确定任意物体的三维轮廓及其表面任意点的位置信息和深度信息。本文将立体视觉运用于人体头部目标检测,设计了一种基于图像深度信息处理的人体头部识别系统。系统采用Xtion摄像机采集场景的深度图像,并对其进行特征分析,根据深度图像的特点以及头部的特征确定头部目标区域。再对目标区域采用Mean Shift算法进行聚类处理,得到清晰的图像边缘。最后通过基于动态阈值的一维熵函数分割法实现头部的分割识别。该系统可快速锁定目标区域,减少了算法的计算量,大大提高了系统的识别速度。此外,采集深度图像的xtion摄像机悬挂在目标场景的正上方,因而较好的解决了目前人体目标检测受遮挡的问题。经实验论证,该系统有较高的识别精度。     

Infrared radiation measurement of the aerial target based on temperature calibration and target images

Inthe last several decades ,a lot of theoretical studiesoninfrared radiation measurement of aerial targets hadbeen carried out .Undoubtedly,the measurement meansby theory modeling according to the thermal radiationlawplay ani mportant rolein many cases .H…     

一种快速递归红外舰船图像分割新算法

针对背景复杂、对比度低的红外舰船目标分割问题,提出了一种红外舰船图像分割的新算法.由于二维最大类间方差法不仅反映了图像的像素点灰度分布信息,还反映了邻域空间相关信息,因此有较好的抗噪能力.但是由于其解空间维数的增加,计算量的变化是以指数增长的,而粒子群优化算法可实现高效并行、随机、自适应群体搜索.基于这一特点,提出了基于粒子群优化的二维最大类间方差局部递归分割方法,有利于实现红外图像的实时处理.该方法同样适用于复杂背景下的其他红外目标图像的分割.     

互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的空间位置会发生变化,因此需要对不同选通距离的目标图像进行配准,而后才能获得目标的三维图像。搭建了基于像增强电荷耦合器件(ICCD)的距离选通实验系统,提出了一种基于像质评价的互信息配准算法配准激光图像目标的空间位置,然后对配准后的激光图像通过互相关算法获得三维图像,并在保证一定的三维精度基础上,逐渐减少激光图像的像幅数,最后与二值化算法和质心算法三维重构进行了实验对比,实验结果表明,互信息配准算法能够有效配准激光图像,互相关三维成像算法精度高于二值化法和质心法,最少采用2幅图像即可获得目标的三维点云图像,大大降低了对运动目标三维成像的难度。     

高压线路巡线机器人视觉导航中的单目测距算法

为准确快速地定位高压线路上的障碍物,实现有 效越障,提出了一种用于巡线机器人视觉导航的单目测距算 法。采用Hough变换在视频帧图像中检测出机器人行走导线的两侧边缘;预先测取导线上可 成像 的最近点到镜头的距离且机器人移动过程中保持不变,由此处导线两侧边缘直线纵坐标差和 障碍物处的两直线纵坐标差之比,得到障碍物到镜头的距离并对其进行线性修正,最终可 得到障碍物沿导线到镜头的距离。试验结果表明,提出的方法在5000 mm内测量误差小于5%,可测距离至少能达7.4m;且算法具有精度较 高、速度快、鲁棒性强、需测量参数较少和易于实现等优点。     

IR-UWB定位系统距离误差建模及性能研究

基于相干TOA测距算法,研究了IR-UWB无线室内定位系统中由脉冲信号传播特性导致的多径误差和NLOS误差的建模问题。首先利用IEEE 802.15.4a信道模型中的多径信息给出了与系统带宽有关的多径距离误差分布参数。结合IR-UWB信号穿墙传播几何结构,理论推导了穿墙额外传播时延导致的几何距离误差限。对完全NLOS环境下定位的仿真结果表明,利用NLOS距离误差信息直接对TOA测距结果的修正可以显著提高定位精度。