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光流控制地形跟随与自动着陆

北京航空航天大学学报 2012年第1期38卷 98-105页

作者：刘小明陈万春邢晓岚殷兴良北京航空航天大学宇航学院北京100191 空军装备研究院总体所北京100076 中国航天科工集团公司北京100830

将一种自研的光流传感器安装到飞行平台上,利用光流信息控制飞行器的地形跟随和自动着陆.测试了光流传感器的测量性能,建立了飞行器的运动模型,开发了基于光流反馈的地形跟随控制算法,提出了光流自动着陆的控制规律,并进行了数学仿真和... 详细信息

将一种自研的光流传感器安装到飞行平台上,利用光流信息控制飞行器的地形跟随和自动着陆.测试了光流传感器的测量性能,建立了飞行器的运动模型,开发了基于光流反馈的地形跟随控制算法,提出了光流自动着陆的控制规律,并进行了数学仿真和硬件在回路的实时仿真验证,实验结果表明:光流信息可以一种相对简单的形式来巧妙地同时控制飞行速度和飞行高度,保证飞行器安全地执行多种飞行任务,实验证明了光流传感器在飞行控制中具有工程可行性.

关键词：光流光流传感器地形跟随自动着陆硬件在回路仿真

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光流技术在微结构平面微运动测量中的应*用

光电子．激光 2007年第11期18卷 1359-1362页

作者：金翠云靳世久栗大超胡晓东王建林北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在经典的Horn-Schunck光流算法的基础上,根据微机电系统(MEMS)微结构的运动特性,引入标号场,提出基于标号场和邻域优化法相结合的光流算法对微结构的运动序列图像做运动估计。利用光学测量方法,开发了测试系统,能使微结构的运动可视化... 详细信息

在经典的Horn-Schunck光流算法的基础上,根据微机电系统(MEMS)微结构的运动特性,引入标号场,提出基于标号场和邻域优化法相结合的光流算法对微结构的运动序列图像做运动估计。利用光学测量方法,开发了测试系统,能使微结构的运动可视化。系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;基于频闪成像原理来冻结微结构的高速运动状态,获取一系列动态图像序列;基于提出的标号场和邻域优化法相结合的光流算法对微结构的运动序列图像做运动估计,获取其重要动态特性参数。该方法具有非接触、高测量精度的特点。实验结果表明,该方法的测量重复性达40 nm。

关键词：微机电系统(MEMS) 微运动频闪成像光流动态特性

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一种基于方向平滑约束优化的多尺度光流算法

高技术通讯 2007年第2期17卷 153-158页

作者：张泽旭崔平远崔祜涛哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心信息处理实验室哈尔滨150001

提出了一种采用方向平滑约束的多尺度光流算法。该算法在多尺度的拉普拉斯金字塔框架下，利用差值平方和（SSD）区域匹配方法实现对搜索区域内的流速及其协方差矩阵的估计，然后利用方向平滑约束对估计的流速进行传播和优化，方向平滑... 详细信息

提出了一种采用方向平滑约束的多尺度光流算法。该算法在多尺度的拉普拉斯金字塔框架下，利用差值平方和（SSD）区域匹配方法实现对搜索区域内的流速及其协方差矩阵的估计，然后利用方向平滑约束对估计的流速进行传播和优化，方向平滑约束可以有效地抑制对遮挡和运动不连续处的过度平滑。人工和真实图像序列的仿真实验都获得了满意的结果。

关键词：光流多尺度拉普拉斯金字塔方向平滑约束差值平方和

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基于ORB特征和LK光流的视觉里程计算法

仪器仪表学报 2018年第12期39卷 216-227页

作者：齐乃新杨小冈李小峰张胜修曹立佳火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 四川理工学院自动化与信息工程学院自贡643000 四川省智慧旅游研究基地自贡643000

针对移动载体的自主定位问题,结合ORB特征和多尺度LK光流,提出了一种基于多尺度分层跟踪的RGB-D图像视觉里程计算法。首先,改进了ORB特征提取的效果,采用基于多尺度多区域的特征提取方式提高了特征点的分布性;其次,基于LK光流,采用多尺... 详细信息

针对移动载体的自主定位问题,结合ORB特征和多尺度LK光流,提出了一种基于多尺度分层跟踪的RGB-D图像视觉里程计算法。首先,改进了ORB特征提取的效果,采用基于多尺度多区域的特征提取方式提高了特征点的分布性;其次,基于LK光流,采用多尺度分层跟踪的方法对前后帧图像之间的特征点进行数据关联,将数据关联的精度提高到了亚像素级;最后,采用通用图优化方法解算运动参数,使得定位精度精确到了厘米级。实验部分通过公开数据集和实际应用数据从精确性和实时性两个方面对算法的性能进行了验证分析,结果表明,所提出的视觉里程计算法具有较高的定位精度和较好的实时性,总体定位误差约为3 cm,处理单帧图像的运算时间在50 ms以内。

关键词：同时定位与地图创建光流视觉里程计视觉导航

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光流/惯导多传感器信息融合方法

北京航空航天大学学报 2012年第5期38卷 620-624页

作者：刘小明陈万春邢晓岚殷兴良北京航空航天大学宇航学院北京100191 空军装备研究院总体所北京100076 中国航天科工集团公司北京100830

将光流传感器多点布置在弹体上,建立了纵向平面内的弹体运动学模型和光流传感器量测模型,利用离散卡尔曼滤波器对光流信息和速率陀螺信息进行融合,估计弹体的高度、姿态和速度信息,并利用估计信息进行了超低空飞行的高度控制仿真,仿真... 详细信息

将光流传感器多点布置在弹体上,建立了纵向平面内的弹体运动学模型和光流传感器量测模型,利用离散卡尔曼滤波器对光流信息和速率陀螺信息进行融合,估计弹体的高度、姿态和速度信息,并利用估计信息进行了超低空飞行的高度控制仿真,仿真结果表明:利用多个光流传感器和一个速率陀螺,可以准确地、实时地估计出弹体的高度、垂直速度、俯仰角、俯仰角速度和攻角等信息,并可利用这些信息实现导弹的超低空突防任务.

关键词：光流光流传感器信息融合卡尔曼滤波器超低空突防

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一种变分偏微分多模型光流求解方法

仪器仪表学报 2014年第1期35卷 109-116页

作者：项学智开湘龙张磊乔玉龙彭宇哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 哈尔滨丁业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

为提高光流计算精度,在变分偏微分计算框架下,提出了一种融合多数据项模型与平滑项模型的光流计算方法,综合利用多通道彩色信息及梯度信息构建多模型数据项,利用全局平滑约束模型构建平滑项,并对数据项与平滑项分别施加鲁棒惩罚函数以... 详细信息

为提高光流计算精度,在变分偏微分计算框架下,提出了一种融合多数据项模型与平滑项模型的光流计算方法,综合利用多通道彩色信息及梯度信息构建多模型数据项,利用全局平滑约束模型构建平滑项,并对数据项与平滑项分别施加鲁棒惩罚函数以去除集外点造成的影响。为解决大位移问题,在基于中值滤波的改进金字塔模型下完成多分辨率计算。基于合成与真实图像序列的数值实验表明该算法具有较好的计算精度和较高的计算效率,是一种综合性能较优的光流估计方法。

关键词：光流多模型运动估计变分法多分辨率框架

基于多尺度变形卷积的特征金字塔光流计算方法

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自动化学报 2023年第1期49卷 197-209页

作者：范兵兵葛利跃张聪炫李兵冯诚陈震南昌航空大学测试与光电工程学院南昌330063 南昌航空大学江西省图像处理与模式识别重点实验室南昌330063 中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京100190 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

针对现有深度学习光流计算方法的运动边缘模糊问题,提出了一种基于多尺度变形卷积的特征金字塔光流计算方法.首先,构造基于多尺度变形卷积的特征提取模型,显著提高图像边缘区域特征提取的准确性;然后,将多尺度变形卷积特征提取模型与特... 详细信息

针对现有深度学习光流计算方法的运动边缘模糊问题,提出了一种基于多尺度变形卷积的特征金字塔光流计算方法.首先,构造基于多尺度变形卷积的特征提取模型,显著提高图像边缘区域特征提取的准确性;然后,将多尺度变形卷积特征提取模型与特征金字塔光流计算网络耦合,提出一种基于多尺度变形卷积的特征金字塔光流计算模型;最后,设计一种结合图像与运动边缘约束的混合损失函数,通过指导模型学习更加精准的边缘信息,克服了光流计算运动边缘模糊问题.分别采用MPI-Sintel和KITTI2015测试图像集对该方法与代表性的深度学习光流计算方法进行综合对比分析.实验结果表明,该方法具有更高的光流计算精度,有效解决了光流计算的边缘模糊问题.

关键词：光流深度学习变形卷积特征金字塔边缘保护

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一种具有自适应权值系数的全局平滑光流算法

数据采集与处理 2007年第2期22卷 190-195页

作者：原磊李金宗李冬冬哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

分析了Horn-Schunk方法在运动边界处,光流场不能很好地保持不连续性的原因,并从3个方面对Horn-Schunk迭代模型作了改进:(1)在能量方程中用可变的权值系数代替原来的常权值系数;(2)采用一种新方法求解迭代方程中的速度均值,新方法体现了... 详细信息

分析了Horn-Schunk方法在运动边界处,光流场不能很好地保持不连续性的原因,并从3个方面对Horn-Schunk迭代模型作了改进:(1)在能量方程中用可变的权值系数代替原来的常权值系数;(2)采用一种新方法求解迭代方程中的速度均值,新方法体现了邻域的亮度差别对速度扩散的影响;(3)引入补偿迭代方法去求解相关的Euler-Lagrange方程,实验证明这种迭代方法比Gauss-Seidel方法更加有效。试验结果验证了改进的光流求解模型提高了光流场的计算精度,并能更好地保持光流场在运动边界处的不连续性。

关键词：序列图像光流峰值信噪比补偿迭代

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基于光流的四旋翼直升机鲁棒自主着陆控制

控制理论与应用 2016年第11期33卷 1492-1500页

作者：张连华王京石宗英钟宜生清华大学自动化系北京100084 中国航天员科研训练中心北京100094

针对小型四旋翼无人机自主着陆问题,提出了一种基于光流的高度估计方法和基于信号补偿的高度鲁棒控制器设计方法.首先从通用光流运动模型出发,采用奇异值分解方法求解无人机线速度和深度的比值,通过对垂直速度和高度比值积分获得高度数... 详细信息

针对小型四旋翼无人机自主着陆问题,提出了一种基于光流的高度估计方法和基于信号补偿的高度鲁棒控制器设计方法.首先从通用光流运动模型出发,采用奇异值分解方法求解无人机线速度和深度的比值,通过对垂直速度和高度比值积分获得高度数据.其次,将考虑地效影响和其它不确定性的高度通道非线性模型分解为标称线性模型和等效扰动两部分,并设计基于信号补偿的高度鲁棒控制器,该控制器由标称控制器和鲁棒补偿器组成,其中标称控制器使得标称闭环系统达到期望的高度跟踪特性,鲁棒补偿器用于抑制等效扰动的影响.最后从理论上证明了该控制器可以保证高度跟踪误差在有限时间内收敛至指定的原点邻域内.四旋翼无人机自主着陆的实验结果验证了所提出的基于光流的高度估计和鲁棒控制方法的有效性.

关键词：无人机光流鲁棒控制自主着陆