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6-DOF motion estimation using optical flow based on dual cameras

Journal of Central South University 2017年第2期24卷 459-466页

作者：刘梦瑶王岩郭雷 School of Automation Science and Electrical Engineering Beihang University Beijing 100191 China Science and Technology on Aircraft Control Laboratory Beihang University Beijing 100191 China

Because of its characteristics of simple algorithm and hardware, optical flow-based motion estimation has become a hot research field, especially in GPS-denied environment. Optical flow could be used to obtain the aircraft motion information, but the six-(degree of freedom)(6-DOF) motion still couldn't be accurately estimated by existing methods. The purpose of this work is to provide a motion estimation method based on optical flow from forward and down looking cameras, which doesn't rely on the assumption of level flight. First, the distribution and decoupling method of optical flow from forward camera are utilized to get attitude. Then, the resulted angular velocities are utilized to obtain the translational optical flow of the down camera, which can eliminate the influence of rotational motion on velocity estimation. Besides, the translational motion estimation equation is simplified by establishing the relation between the depths of feature points and the aircraft altitude. Finally, simulation results show that the method presented is accurate and robust.

关键词： optical flow motion estimation dual cameras six degree-of-freedom(6-DOF)

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