● 摘要
本课题是航空科学基金资助项目，本文提出了一套应用于半实物仿真无人机着舰过程的方案，并利用摄像机、云台等仿真了无人机着舰的过程。由于无人机广泛的应用前景，而能否可靠地实现自动回收也成为评价无人机性能好坏的重要指标，所以本文内容为无人机自主着舰进一步研究打下了一定基础。本文重点完成了以下工作：1.本文提出了一套在特定背景下自动提取靶标上直线参数的图像处理方案，即通过轮廓跟踪、连通域提取、角点提取等方法获得靶标上所需角点，并借助角点对图像进行分割，然后使用在分割出的区域内检测出的直线线点拟合直线的参数。2.在边缘提取部分，本文引入了国外一种较新的边缘提取方法，并针对本课题作了一些改进，首先对图像做了预边缘提取，使该方法模型可应用于本文所用靶标图像，其次针对该方法在矩形的角点处检测的缺陷，提出了借住角点划分区域，仅使用区域内线点的方法。仿真和真实图像实验都表明，本文方法的结果优于Hough变换的结果。3.最重要的是将一种较新的标定方法引入了无人机自主着舰的位姿估计中，针对标定的是变焦距摄像机，提出了主点预标定而实时标定焦距的方案，实验表明此方法不仅有较高精度，还更具有实时性。4.为了完成半实物仿真试验，本文还实现了利用解码器控制云台转动和控制摄像机改变焦距。并且为了能为后续的图像处理等方法提供良好的图像，本文还实现了用灰度差分和离散余弦变换方法对摄像机自动对焦。实验表明对常规背景和本文靶标，两种方法都能实现摄像机的自动对焦。本文将上述方法应用于半实物仿真无人机着舰的实验中。实验结果表明，本文的算法有较高精度和稳定性。