图像透视特征提取方法及其在无人机视觉导航中的应用-论文.pdf

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1、2014年1月15日现代电子技术Jan．2014第37卷第2期ModernElectronicsTechniqueVo1．37NO．2图像透视特征提取方法及其在无人机视觉导航中的应用姚西。亢岩(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘要：近年来，图像透视特征在无人机视觉导航中应用日益广泛，因此结合近年来视觉导航技术的发展状况，分析了图像透视特征在无人机视觉导航领域中的重要作用。同时，还详细介绍了图像透视特征的提取方法，以及图像透视特征提取方法在无人机视觉导航技术中的应用，如飞行器姿态角估计，高度估计以及相对位姿估计等。关键词：透视特

2、征；无人机导航；灭点；透视变换中图分类号：TN919—34文献标识码：A文章编号：1004—373X(2014)02—0016．05MethodsofimageperspectivefeatureextractionanditsapplicationinUAVvisualnavigationYAOXi，KANGYah(SchoolofAutomation，NorthwesternPolyteehnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Inrecentyears，imageperspectivef

3、eaturesarewidelyusedinunmannedairvehicle(UAV)visualnavigation．TheimportantroleofimageperspectivefeaturesinUAVvisualnavigationisanalyzedincombinationwiththedevelopmentofvi—sualnavigationtechnology．ThemethodofperspectivefeatureextractionanditsapplicationUAVvisualnavigationar

4、eelaborated，suchasaircraftattitudeangleestimation，heightestimationandrelativeposeestimation．Keywords：perspectivefeature；UAVNavigation；vanishingpoint；perspectivetransformation算机视觉、模式识别和信息融合等，其最早应用于地面0引言机器人的障碍规避和路径规划，之后便逐渐广泛应用于无人机在监视、巡逻、搜索、救援、航拍、航测等领域空中机器人导航。而图像的透视特征作为一类典型的具

5、有广泛的应用前景。以前最常用的无人机导航技术图像特征，在视觉导航技术中具有十分广阔的应用前主要有惯性导航系统(InenialNavigationSystem，INS)和景。因此本文针对图像透视特征提取方法及其无人机全球定位系统(GlobalPositionSystem，GPS)。然而这两视觉导航中的应用进行研究和总结，以供本领域研究工种系统都存在明显的缺陷，如惯性导航系统在导航过程作者参考。中存在累计误差，对初始值过于敏感n，而全球定位系统1图像透视特征提取方法并非在任何情况下都能够获取，且其精度往往满足不了无人机导航的需要。能够应用于无人

6、机视觉导航的图像透视特征提取近年来，视觉导航方法由于其自主性、可靠性，以及方法有很多，最常见的是对灭点的多种提取方法以及通设备低重量、小尺寸、廉价等特点越来越成为导航策略过透视变换对图像信息进行提取等。领域的研究热点，并且在无人飞行器(UnmannedAir1．1灭点的提取Vehicles，UAV)上得到了广泛应用。视觉导航通常指利在理想情况下，用针孔相机拍摄平行线时，若图像用计算机模拟人的视觉功能，提取客观事物图像中的有中与这些平行线相对应的直线相交于一点，那么这个交价值信息并进行识别和理解，从而获得载体相关导航参叉点就被称为灭点(Van

7、ishingPoint)，这个点有时候是数的导航技术。视觉导航技术主要包括图像处理、计位于无穷远的。一个平面内的灭点所决定的直线被称为消失线(VanishingLine)。图1展示了一个立方体的收稿日期：2013—10—15三个灭点和消失线，其中一个灭点位于无穷远处。第2期姚西，等：图像透视特征提取方法及其在无人机视觉导航中的应用17灭点的方法’。。一种是整合相机方位和成像物体几何形状的先验知识，另一种则是用边缘误差建模，从而对线段的探测精度和长度进行分析。图1立方体的三个消失点和消失线Straforini等人提出了一种灭点提取方法，其主要

8、思想是用有界并且已分区的极坐标空间中的点来表示线段，并且将极坐标空间中相同分区中的线段归于一类。然而这种方法忽略了线段参数的精度问题，且会受到相机与被拍摄物体的相对位置的局限，并