基于视觉结构光的无人机障碍信息探测方法研究

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随着科技的发展,小型无人机在不同行业各个领域广泛应用。无论在任何一种应用领域中,无人机对环境中障碍信息的探测都是必不可少的。针对无人机的障碍信息探测技术,本文提出了一种基于多线结构光测量和八叉树地图表达的空间障碍信息探测方法并搭建了基于25线视觉结构光和周视指向装置的障碍信息探测系统。所涉及的工作主要包括:
  (1)搭建了基于单目多线结构光视觉传感器和周视指向装置的障碍信息探测系统。通过控制周视指向装置实现结构光传感器对环境信息多角度的探测,提高了探测范围。
  (2)提出了一种适合于25线结构光视觉传感器的标定方法。该标定方法对图像平面维度进行延展,将二维像平面中的直线转换为普吕克直线,在标定过程中全部以适合线性运算的普吕克直线形式进行计算。基于普吕克空间中直线与平面的性质,对多条结构光线的普吕克矩阵进行合并即可构造出线性的矩阵方程,拟合出结构光平面。
  (3)利用图像中的结构光信息实现对环境中障碍信息的探测。本文将环境障碍信息探测分为方向探测和深度探测两种情况,当图像中结构光信息完整性较低时,通过图像中光条是否存在判断有障碍区域相对于相机的方向,实现初步的障碍物信息方向探测;当图像中结构光信息较完整时,根据多线结构光三维测量原理对图像中障碍物进行结构恢复,实现障碍物信息的深度探测。
  (4)基于八叉树地图对环境探测得到的空间障碍信息进行表达。由于根据多线结构光三维测量原理得到的点云体积庞大,分布复杂无法直接高效地表达环境中障碍物的空间结构,本文通过点云滤波和八叉树地图实现对环境中障碍信息的表达和定位。
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