基于计算机视觉的无人机自主着陆方法研究

摘要

本文的研究工作来源于“973－无人作战飞机系统”项目，以某型无人机试飞过程中拍摄的着陆场景图像为基本研究材料，综合利用了图像处理技术、计算机视觉技术、射影几何学等方法研究了跑道识别与跟踪、进场着陆段的图像处理、无人机着陆段飞行参数提取等相关问题。 首先，为了解决如何通过摄像机在着陆场上空识别并跟踪跑道，本文提出了一种基于模板匹配的跑道识别和跟踪算法；其次，本文提出了一套图像处理算法，该算法能够较好地检测出着陆场地地平线和跑道的边缘线；再次，进一步改进了飞行参数求解的算法，并将其与图像处理合起来形成了一个较为完整的基于计算机视觉的无人机自主着陆图像处理与参数提取软件系统，并进行了相应的仿真实验；最后，利用射影几何学的知识，本文提出了一种基于跑道边缘线在图像中交点坐标求解无人机在进场着陆段飞行参数的算法，同时指出了在获得无人机滚转角的前提下，利用跑道边缘线的交点坐标可以方便地求解出无人机相对于跑道中线地夹角，并进行了相应的模拟实验，证明了该方法的有效性和可行性。 本文所研究的跑道的识别和跟踪、地平线和跑道边缘的提取、无人机飞行参数求解构成了基于计算机视觉的无人机自主着陆方法研究的主要内容，为实现相应的工程应用打下了基础，具有重要的意义。