目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 光流場(chǎng)計(jì)算技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀 3
1.1.1 光流計(jì)算技術(shù)歷史與計(jì)算方法現(xiàn)狀 3
1.1.2 基于匹配的光流計(jì)算方法概述 4
1.1.3 球面光流計(jì)算方法概述 10
1.2 光流輔助飛行器導(dǎo)航與控制概述 10
1.2.1 傳統(tǒng)微小型飛行器導(dǎo)航與控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.2.2 光流在飛行器導(dǎo)航控制中的應(yīng)用 12
1.3 本章小結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 16
第2章 光流場(chǎng)基本計(jì)算方法及圖像預(yù)處理 21
2.1 引言 21
2.2 光流計(jì)算基本原理及算法 21
2.2.1 光流場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng) 21
2.2.2 光流約束方程 22
2.2.3 光流場(chǎng)經(jīng)典計(jì)算方法 23
2.3 圖像預(yù)處理 28
2.3.1 圖像縮放 29
2.3.2 圖像平滑濾波 30
2.3.3 圖像畸變校正 33
2.3.4 圖像去霧增強(qiáng) 35
2.4 本章小結(jié) 38
第3章 稀疏直線匹配光流場(chǎng)計(jì)算方法及其應(yīng)用 39
3.1 引言 39
3.2 基于參數(shù)-卡爾曼濾波的序列圖像間快速直線匹配方法 40
3.3 稀疏直線光流場(chǎng)計(jì)算方法及其仿真算例 45
3.3.1 稀疏直線光流場(chǎng)計(jì)算方法 45
3.3.2 稀疏直線光流場(chǎng)仿真算例 48
3.4 稀疏直線光流場(chǎng)飛行器姿態(tài)估計(jì)技術(shù) 54
3.4.1 攝像機(jī)的透視投影模型 55
3.4.2 基于稀疏直線光流場(chǎng)的飛行器姿態(tài)估計(jì)方法 56
3.4.3 基于暗原色通道的地平線提取方法 58
3.4.4 基于地平線直線稀疏光流場(chǎng)的姿態(tài)估計(jì)算例 61
3.4.5 基于灰度投影的跑道線提取方法 64
3.4.6 基于跑道線稀疏光流場(chǎng)的姿態(tài)估計(jì)算例 72
3.5 稀疏直線光流場(chǎng)飛行器著陸控制技術(shù) 75
3.5.1 飛行器進(jìn)近-著陸階段特性分析 76
3.5.2 基于直線稀疏光流場(chǎng)的飛行器進(jìn)近段對(duì)準(zhǔn)控制 77
3.5.3 基于直線光流場(chǎng)的飛行器下滑段垂直控制 81
3.5.4 飛行器進(jìn)近段對(duì)準(zhǔn)控制仿真 87
3.5.5 飛行器下滑段控制仿真 89
3.6 本章小結(jié) 92
參考文獻(xiàn) 92
第4章 基于張量黎曼度量的塊匹配光流場(chǎng)計(jì)算方法及其應(yīng)用 94
4.1 引言 94
4.2 序列圖像的灰度-時(shí)空張量描述 94
4.3 結(jié)構(gòu)張量的黎曼度量 95
4.4 基于改進(jìn)Hausdorff黎曼度量的匹配準(zhǔn)則 97
4.4.1 模型建立 97
4.4.2 性能仿真測(cè)試 99
4.5 圖像旋轉(zhuǎn)的描述 102
4.6 多分辨率搜索策略 105
4.7 塊匹配光流場(chǎng)算例與分析 107
4.7.1 計(jì)算精度分析 107
4.7.2 抗噪聲能力分析 110
4.7.3 旋轉(zhuǎn)圖像光流場(chǎng)計(jì)算 112
4.7.4 大位移光流場(chǎng)計(jì)算 113
4.8 基于改進(jìn)光流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè) 114
4.8.1 目標(biāo)檢測(cè)算法設(shè)計(jì)指標(biāo)分析 114
4.8.2 基于光流的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法總體框架 114
4.8.3 全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 115
4.8.4 基于光流矢量聚類的感興趣區(qū)域提取 118
4.8.5 目標(biāo)區(qū)域分割與檢測(cè) 120
4.8.6 仿真算例與分析 122
4.9 本章小結(jié) 124
第5章 基于時(shí)空興趣點(diǎn)匹配的光流場(chǎng)計(jì)算方法 125
5.1 引言 125
5.2 時(shí)空張量定義與興趣點(diǎn)檢測(cè) 125
5.3 圖像幾何變換下判據(jù)函數(shù)的穩(wěn)定性分析 128
5.4 時(shí)空興趣點(diǎn)提取測(cè)試 130
5.4.1 旋轉(zhuǎn)不變性與仿射不變性測(cè)試算例 130
5.4.2 與Harris角點(diǎn)提取算子的對(duì)比測(cè)試算例 131
5.4.3 加噪圖像測(cè)試算例 133
5.5 時(shí)空興趣點(diǎn)的PCA-FLSS特征描述子構(gòu)造 134
5.5.1 LSS描述子原理 135
5.5.2 PCA-FLSS描述子設(shè)計(jì) 136
5.5.3 PCA-FLSS描述子的構(gòu)造算例 136
5.6 時(shí)空興趣點(diǎn)匹配光流場(chǎng)計(jì)算方法 139
5.7 時(shí)空興趣點(diǎn)匹配算法計(jì)算大位移圖像光流場(chǎng)算例 140
5.8 本章小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 144
第6章 基于匹配光流場(chǎng)的飛行器自主避障 145
6.1 引言 145
6.2 光流避障技術(shù)總體架構(gòu) 145
6.3 平移光流場(chǎng)計(jì)算 146
6.4 基于速度信息的FOE估計(jì) 147
6.5 景深估計(jì)與相對(duì)背景靜止障礙提取 150
6.6 相對(duì)背景運(yùn)動(dòng)的障礙區(qū)域提取 151
6.7 避障策略設(shè)計(jì) 154
6.8 本章小結(jié) 155
第7章 球面光流場(chǎng)計(jì)算方法 156
7.1 引言 156
7.2 坐標(biāo)系定義 156
7.3 常見(jiàn)的成像模型 158
7.3.1 平面透視投影成像模型 158
7.3.2 非透視投影成像模型 160
7.4 ORIFL190-3魚(yú)眼鏡頭的成像模型 163
7.5 魚(yú)眼圖像的球面映射 166
7.6 球面光流場(chǎng)基本計(jì)算方法 169
7.6.1 透視投影模型下的圖像場(chǎng) 169
7.6.2 球面屈光成像模型下的圖像場(chǎng) 170
7.6.3 透視投影模型下光流場(chǎng)的基本約束方程 172
7.6.4 基于時(shí)空梯度的透視投影光流算法 173
7.6.5 球面光流場(chǎng)基本約束方程 174
7.6.6 黎曼空間中的梯度約束 176
7.7 基于時(shí)空梯度的球面光流算法 176
7.7.1 基于全局平滑約束的S-HS算法 176
7.7.2 基于局部平滑約束的S-LK算法 179
7.7.3 存在的問(wèn)題 180
7.7.4 基本算法的優(yōu)化 180
7.7.5 優(yōu)化算法 183
7.8 實(shí)驗(yàn)仿真與結(jié)果分析 184
7.8.1 光流計(jì)算誤差評(píng)價(jià)指標(biāo) 184
7.8.2 球面光流場(chǎng)測(cè)試序列 185
7.8.3 最大響應(yīng)幅值性能比較 186
7.8.4 矢量角誤差比較 189
7.8.5 算法性能小結(jié) 195
7.8.6 真實(shí)序列仿真 195
7.9 本章小結(jié) 195
參考文獻(xiàn) 196
第8章 圖像光流仿真與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 197
8.1 基于光流信息感知的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 197
8.1.1 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及子系統(tǒng)搭建 197
8.1.2 基于改進(jìn)光流場(chǎng)的目標(biāo)檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)與分析 197
8.1.3 基于地平線特征光流的飛行器姿態(tài)估計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)與分析 200
8.2 基于匹配光流的避障計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 204
8.2.1 基于匹配光流的避障仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 204
8.2.2 光流避障仿真實(shí)驗(yàn) 207
8.2.3 光流場(chǎng)提取算法對(duì)避障算法效能影響的驗(yàn)證 208
8.3 光流避障信息提取半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 210
8.3.1 光流避障信息提取半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體架構(gòu) 210
8.3.2 硬件系統(tǒng)組成 210
8.3.3 軟件部分組成 212
8.3.4 平移光流場(chǎng)提取與FOE估計(jì)實(shí)驗(yàn) 214
8.3.5 障礙提取實(shí)驗(yàn) 216
8.4 本章小結(jié) 220