無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù) 34.視覺(jué)定位

視覺(jué)定位主講教師：《無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)》視覺(jué)定位概述1現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比2目錄無(wú)人機(jī)應(yīng)用301視覺(jué)定位概述視覺(jué)定位概述1.1基本概念視覺(jué)定位概述1.1基本概念通過(guò)搜集和分析圖像信息來(lái)為自身所在方位做判斷的技術(shù)就稱為視覺(jué)定位技術(shù)。視覺(jué)定位概述1.2應(yīng)用領(lǐng)域谷歌的自動(dòng)駕駛汽車(chē)視覺(jué)定位技術(shù)在人工智能中具有廣泛應(yīng)用。例如，在汽車(chē)、機(jī)器人或無(wú)人機(jī)上安裝攝像頭，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)攝像頭拍到的圖像進(jìn)行運(yùn)算分析，進(jìn)而得出汽車(chē)、機(jī)器人或無(wú)人機(jī)的當(dāng)前位置并繪制出行進(jìn)軌跡，谷歌的自動(dòng)駕駛汽車(chē)就使用了視覺(jué)定位作為其定位方法之一。視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展月球上無(wú)法使用GPS信號(hào)，探測(cè)器只能通過(guò)里程計(jì)進(jìn)行自身的定位月球表面沙石環(huán)境使得探測(cè)器難以平穩(wěn)前進(jìn)，造成里程計(jì)定位出現(xiàn)誤差視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展3min3min6分鐘的時(shí)間差：要求機(jī)器人在大部分時(shí)間是自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)！視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展視覺(jué)定位方法:兩個(gè)攝像頭分別對(duì)同一時(shí)刻拍攝到的兩幅圖像進(jìn)行特征點(diǎn)的提取并配對(duì)，進(jìn)而獲得每個(gè)特征點(diǎn)相對(duì)攝像頭的三維位置信息視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展2011年美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射“好奇號(hào)”火星探測(cè)車(chē)，視覺(jué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)做了進(jìn)一步完善。視覺(jué)定位概述1.3技術(shù)發(fā)展我國(guó)于2013年12月發(fā)射了“嫦娥3號(hào)”月球車(chē)，“嫦娥3號(hào)”上安裝了三對(duì)立體相機(jī)。02現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比1.1GPS定位GPS在目前的汽車(chē)定位上被廣泛使用，其定位不存在累計(jì)誤差，適用于長(zhǎng)期、遠(yuǎn)程定位，但其精度不足且無(wú)法在室內(nèi)使用?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)比1.2陀螺儀定位陀螺儀主要是獲取物體當(dāng)前的姿態(tài)，而其定位功能是通過(guò)對(duì)加速度的二次積分實(shí)現(xiàn)的，容易產(chǎn)生累計(jì)誤差，同時(shí)會(huì)受周?chē)艌?chǎng)的干擾?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)比1.3里程計(jì)定位里程計(jì)定位實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，絕大部分家用轎車(chē)上統(tǒng)計(jì)行駛里程的功能就是通過(guò)里程計(jì)實(shí)現(xiàn)的，但當(dāng)出現(xiàn)打滑、顛簸時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響定位精度。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比1.4視覺(jué)定位視覺(jué)定位精度較高，不僅可以得到自身的位置，還可以得到姿態(tài)信息，同時(shí)還能利用特征點(diǎn)的不變性來(lái)修正累計(jì)誤差。03無(wú)人機(jī)應(yīng)用無(wú)人機(jī)應(yīng)用3.1概述基于地面標(biāo)記的視覺(jué)定位無(wú)標(biāo)記視覺(jué)定位視覺(jué)傳感器獲取目標(biāo)圖像，經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像處理及特征點(diǎn)提取，得到目標(biāo)的圖像坐標(biāo)，再由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體空間幾何參數(shù)和位置姿態(tài)等參數(shù)的快速計(jì)算。無(wú)人機(jī)應(yīng)用3.2無(wú)人機(jī)室內(nèi)視覺(jué)定位系統(tǒng)無(wú)人機(jī)室內(nèi)視覺(jué)定位系統(tǒng)，采用光流、慣性測(cè)量和超聲波三個(gè)單元綜合對(duì)室內(nèi)無(wú)人機(jī)進(jìn)行定位；其中光流技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，超聲波傳感器控制室內(nèi)定高，IMU檢測(cè)飛行器的姿態(tài)變化并實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。無(wú)人機(jī)應(yīng)用3.2無(wú)人機(jī)室內(nèi)視覺(jué)定位系統(tǒng)在無(wú)GPS信號(hào)的室內(nèi)環(huán)境會(huì)使用到視覺(jué)定位模式，內(nèi)置的光流傳感器，將像素分布及顏色、亮度等信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳送給圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制飛行器的動(dòng)作，超聲波傳感器來(lái)判別