بهبود دقت در الگوریتم مبتنی بر بینایی برای تعیین وضعیت یک بالگرد بدون سرنشین در فاز فرود

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر،دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی برق،الکترونیک

2 دانشگاه صنعتی شریف، دکترای مهندسی برق

3 دانشگاه علم وصنعت، دکترای نانوالکترونیک

چکیده

در این مقاله، روشی مبتنی‌بر بینایی برای افزایش دقت تخمین وضعیت بالگردهای بدون‌سرنشین در فاز فرود ارائه می‌شود. در الگوریتم پایه، با مقایسه یک تصویر مرجع از علامت فرود با تصاویر حاصل از دوربین نصب شده در بالگرد و با استفاده از تکنیک SIFT به انطباق ویژگی‌های متناظر در تصاویر پرداخته می‌شود و تخمین وضعیت بالگرد نسبت به علامت فرود برمبنای تجزیه ماتریس هموگرافی صورت می‌گیرد. با ارزیابی حساسیت دقت تخمین وضعیت در این الگوریتم نسبت به عوامل مختلف، اهمیت تاثیر توزیع مکانی ویژگی‌ها نشان داده شده و بر همین اساس، تکنیکی برای انتخاب مناسبترین ویژگی‌ها در مرحله استخراج ماتریس هموگرافی پیشنهاد می‌شود. علاوه بر آن، شکل مناسبی برای علامت فرود طراحی شده که ویژگی‌های آن ذاتا دارای توزیع مکانی مناسب می‌باشند. تکنیک پیشنهادی در محیط مطلب پیاده‌سازی شده و برای ارزیابی آن، سناریوهای مختلفی در محیط VRMLایجاد شده و از تصاویر محیط واقعی نیز استفاده می‌شود. نتایج پیاده‌سازی الگوریتم پیشنهادی بر روی تصاویر تولید شده از الگوهای مختلف فرود نشان‌دهنده بهبود خطای تخمین وضعیت تا 30 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Accuracy Improvement of Pose Estimation in A Vision Based Algorithm for Landing an Unmanned Helicopter

نویسندگان [English]

  • مریم رحمتی 1
  • علی محمودی 2
  • علیرضا عرفانیان 3
چکیده [English]

In this study, a vision-based algorithm for landing unmanned helicopter is developed to increase the accuracy of
pose estimation. In the current algorithm, the reference image of helipad has been matched with the image
acquired by the UAV mounted camera using SIFT technique to associate between the corresponding feature
points of these two images .Then, the corresponding features are used to estimate the pose of the helicopter
relative to the helipad using decomposition of Homography matrix. Applying a sensitivity analysis to pose
estimation accuracy, we found the important role of spatial distribution of features. So, a method is suggested
for choosing the best features in Homography matrix extraction. Moreover, a proper landmark is designed for
helipad such as its features have an inherently appropriate local distribution. This method is assessed
implementation in MATLAB software via the real images and different scenarios designed in VRML
environment are used. The results of proposed algorithm on produced images from different landmarks,
improved the pose estimation error about 30 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SIFT
  • Homography
  • Unmanned Helicopter
  • Pose estimation
  • Autolanding