1 微米纳米加工技术全国重点实验室, 上海 200241
2 上海交通大学 微纳电子学系, 上海 200241
近年来仿生扑翼飞行器利用视觉系统自主飞行成为一个具有广泛前景的研究方向, 然而, 其有限的带载能力对视觉传感器的类型、尺寸和重量提出了严格要求。目前商用图像处理模块的尺寸和重量较大, 且需要回传图像信息至地面控制系统处理, 文章旨在设计一款轻量化机载单目视觉系统, 帮助微型仿生扑翼飞行器获取外界信息并实现智能自主的飞行。相比于其他图像处理模块, 此系统以国产高算力芯片K210为核心进行设计, 可脱离电脑端完成图像处理, 尺寸仅为2.2cm×2.3cm, 重量仅为3g, 内部兼容轻量化网络模型实现分类识别, 通过串口进行信息交互, 控制扑翼飞行器实现手势识别和目标追踪。
仿生飞行器 单目视觉系统 卷积神经网络 轻量化 目标识别 机载图像处理 串口通信 自主飞行 bionic aircraft monocular vision system convolution neural network lightweight target recognition onboard image processing serial communication autonomous flight
1 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林农业大学 信息技术学院, 吉林 长春 130118
3 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室, 吉林 长春 130022
4 中国电信有限公司吉林省分公司 公众客户部, 吉林 长春 130033
提出了自适应总体最小二乘算法, 以进一步提高单摄像机视觉测量系统光学特征点的姿态解算精度, 研究并对比了常用的总体最小二乘算法及自适应总体最小二乘算法在测量系统中的应用。首先, 根据空间几何位置关系构建光学特征点、像点及摄像机位置的系统坐标系及三维空间模型, 并建立关于光学特征点及像点的矩阵方程。然后, 应用常用的总体最小二乘法及自适应总体最小二乘法进行优化求解。最后, 基于优化的总体最小二乘解确定光学特征点相对世界坐标系的姿态。应用三坐标测量机进行仿真对比实验, 结果表明：常用的总体最小二乘算法得出的姿态坐标的标准差为0.055 7 mm, 自适应总体最小二乘算法得出的姿态坐标的标准差为0.041 4 mm。相比之下, 自适应总体最小二乘算法有更高的收敛速度及收敛精度, 且解算速度优于常用总体最小二乘算法, 满足单目视觉测量系统的稳定、可靠和精度高等要求。
视觉测量 单目视觉系统 光学特征点 总体最小二乘法 姿态解算 自适应算法 visual measurement single camera visual system optical characteristic point total least squares attitude calculation adaptive algorithm 光学 精密工程
2012, 20(12): 2796
