面向扑翼飞行机器人的电子稳像算法设计

• Published in: 工程科学学报 Vol. 46; no. 9; pp. 1544 - 1553
• Main Authors: 刘胜南, 付强, 冯楠, 张春华, 贺威
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京科技大学人工智能研究院,北京 100083 01.08.2024; 北京科技大学智能仿生无人系统教育部重点实验室,北京 100083%中国兵器装备集团自动化研究所有限公司,绵阳 621000; 北京科技大学智能科学与技术学院,北京 100083
• Subjects: ORB算法; sliding mean filtering; 扑翼飞行机器人; flapping-wing flying robot; oriented fast and rotated brief algorithm; 电子稳像算法; electronic image stabilization algorithm; 扑动周期; 滑动均值滤波; flapping period
• ISSN: 2095-9389
• DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.10.06.001

TP391.4; 在扑翼飞行机器人的飞行过程中,由于其特有的驱动方式,机身存在周期性的俯仰和滚转运动,导致航拍视频出现抖动,影响成像效果的清晰度和稳定性.为了解决这一问题,本文提出了一种基于ORB和滑动均值滤波的电子稳像算法,用于在线消抖处理.首先,针对扑翼飞行机器人航拍图像的抖动周期与机翼扑动周期相一致的特性,设计了一种估计算法来根据图像特征估计机翼扑动周期.这一算法能够更准确地捕捉到抖动的周期性特征,为后续的稳像处理提供了重要参数.其次,提出了一种与扑动周期相关联的运动滤波算法,能够根据不同飞行工况对滤波参数自适应地进行动态调整.本文提出的算法优点在于能够根据扑翼飞行机器人实际飞行情况实时调整参数,从而更好地适应不同的飞行工况,进一步提高了稳像效果.最后,为了验证算法的可行性和稳定性,将视觉成像装置搭载在扑翼飞行机器人上进行了飞行实验.实验结果表明,相较于常用的电子稳像算法,本文所设计的算法在扑翼飞行机器人中表现出更好的稳像效果.最后,总结了本文所提出的算法优点,并对未来研究方向做出了展望.