一种基于光流和自运动估计导航定位方法

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1、分类号学号M200972180学校代码10487密级硕士学位论文一种基于光流和自运动估计的导航定位方法学位申请人：温同鑫学科专业：模式识别与智能系统指导教师：刘建国教授答辩日期：2012年1月11日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnewnavigationsolutionbasedonopticalflowandego-motionestimationCandidate：WenTongxinMajor：PatternR

2、ecognitionandIntelligentSystemSupervisor：ProfessorLiuJianguoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者

3、签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着机器视觉技术的不断发展成熟，同时由于经典的惯性导航系统具有笨重、体积大、价

4、格高昂等缺点，基于视觉的导航技术正在逐渐成为当前研究的热点。视觉导航是被动导航(passivenavigation)的一种，因为该技术不需要像声纳导航那样主动向外界发射声波，或是和GPS进行通信，只需要接受来自摄像头的信息，视觉导航就能正常工作。作为一种辅助手段，也可以预先在飞行器上存储周围环境的地图，为实时导航提供一定的依据。在本文中，我们提出的算法能快速、鲁棒的求解飞行器6个自由度的自运动参数。在算法中，本文首先分别为两个连续帧构造两个图像金字塔，然后自上向下计算各层之间的自运动参数，并把每一层的结果都作为下一层的初值使用，直至最后一层，输出最终结果。每

5、一层中，我们的算法都包括3个部分：①计算两帧图像之间的光流；②将光流场输入到本文提出的自运动估计算法中，估计6个自由度参数；③利用估计的自运动参数计算“平面流”(planarsurfaceflow)，根据平面流对下一层的第一帧图像进行图像变形(imagewarpping)。由于该算法将光流估计和自运动估计结合了起来，故本文将该算法称为OFcEG(OpticalFlowconnectEGomotion)算法。为了精确快速的求解飞行器在6自由度参数，本文首先研究了一些其他学者的成果以及他们的不足。为了解决这些问题，同时结合本文的研究背景，本文提出了OFcEG算法

6、并证明了它的收敛性。同时本文还介绍了影响该算法性能的一些因素，并通过实验和其他算法进行了对比、验证，从中我们可以看见该算法的一些特性。另外，本文还设计了一个简单的仿真导航实验，并分别将OFcEG算法和上文提到的自运动估计算法在该导航系统中进行了对比，发现OFcEG能较大的提高导航精度，并且效率较高。关键词：视觉导航光流自运动估计平面流I华中科技大学硕士学位论文AbstractNowadaysthemechanismofvisualnavigationisbecomingmoreandmorepopular,partlybecausethetheimprove

7、dtechnologyoncomputervisionandtheinconvenientandexpensiveInertialMeasurementM(IMU).Visualnavigationisonekindofpassivenavigation,whichcancaptureinformationfromtheenvoirmentpassively,forexample,byCCDcameraorequipmentlikethat.Oncontrast,thesonarnavigationneedstoemitultrasonictotheenvo

8、irmentandGPSnavigationneed