无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台系统研究

发布时间：2017-05-28 21:10

  本文关键词：无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着计算机技术的迅猛发展，自动控制、图像处理、数据传输等用于无人机视觉跟踪领域技术的快速更新，无人机的视觉功能越来越完善。如今，能对低空目标进行自动跟踪的无人机视觉云台技术受到国内外专家的高度关注。无人机自动目标跟踪系统能广泛的应用在制导、反恐、公路故障排除、抗灾救援等领域，因此研究一种具有目标检测与跟踪任务同时又能自动保持视频设备位置稳定的无人机视频采集系统，具有实际意义。 本文在参考国内外视频监视系统和无人机云台的基础上，提出了一种自稳定型视觉跟踪云台控制系统，其具备如下功能：自动识别动态移动目标、根据目标自动控制摄像机使目标始终位于摄像画面的正中央、将目标识别的结果通过数据链技术传给地面站。根据功能设计了如下模块：云台转动执行模块即电机控制模块，云台稳定参数检测模块，目标图像识别与定位模块。 本设计的云台使用两个二相混合式步进电机作为转动执行机构，使用细分驱动芯片THB6064AH以细分驱动的方法控制步进电机，该驱动芯片用以Cortex-M3为内核的运算处理器——STM32103Z作为控制器来控制，这种方法简单易实现而且抗干扰性强；视频处理模块使用S3C2440控制器，在其上移植linux2.6操作系统，然后使用jRTPlib、Xvid、OpenCV开源的函数库实现目标检测和目标跟踪；同时，视频处理模块根据目标检测结果将相应的控制命令通过串口发送到STM32103Z芯片控制云台转动 本文所设计的视觉跟踪云台系统达到了预期目标，实现了云台的两自由度无死角转动，探索与论证了视频采集与跟踪算法，完成了图像处理模块与电机驱动模块的级联与数据通信，提升了视频采集系统的稳定性、智能性、准确性，获得了较好的实验结果。
【关键词】：无人飞机 云台控制系统 步进电动机 细分驱动技术 目标检测跟踪技术
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 无人机概述8-9
• 1.2 无人机分类9-11
• 1.3 无人机视觉跟踪云台11-12
• 1.4 国内外无人机视觉跟踪云台的研究现状12
• 1.5 论文工作介绍12-13
• 1.6 论文结构安排13-14
• 第2章 自稳定型细分驱动视觉云台系统的硬件设计14-26
• 2.1 系统组成及工作原理14-15
• 2.2 自稳定型视觉云台的结构15
• 2.3 图像采集处理器15-19
• 2.4 自稳定控制 MCU 系统19-21
• 2.5 细分驱动器模块21-22
• 2.6 陀螺仪和加速度计模块22-25
• 2.6.1 加速度计原理22-24
• 2.6.2 陀螺仪原理24
• 2.6.3 陀螺仪和加速度计整合模块24-25
• 2.7 总结25-26
• 第3章 细分驱动的实现26-36
• 3.1 步进电机原理26-29
• 3.1.1 多段反应式步进电动机27
• 3.1.2 单段反应式步进电动机27-28
• 3.1.3 永磁式步进电动机28
• 3.1.4 混合式步进电动机28-29
• 3.2 步进电机的细分驱动原理29-31
• 3.3 细分驱动的实现方法31-33
• 3.4 本设计的细分驱动的实现过程33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 目标检测算法研究36-45
• 4.1 引言36-37
• 4.2 常用目标检测算法37-44
• 4.2.1 帧间差分法37-40
• 4.2.2 背景差法40-43
• 4.2.3 光流法43
• 4.2.4 主轮廓法43-44
• 4.3 小结44-45
• 第5章 目标跟踪算法的研究45-65
• 5.1 引言45
• 5.2 目标跟踪算法介绍45-54
• 5.2.1 模板匹配法46-47
• 5.2.2 Condensation 算法47-48
• 5.2.3 颜色跟踪算法48-49
• 5.2.4 颜色模型49-54
• 5.3 肤色模型目标跟踪的仿真54-57
• 5.4 视频处理的开发环境的搭建57-64
• 5.4.1 Linux 系统的视频编程接口 V4L257-60
• 5.4.2 流媒体技术60-61
• 5.4.3 实时传输数据协议 RTP61-62
• 5.4.4 实时传输控制协议 RTCP62-64
• 5.5 小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录71-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈胜宏,韩月秋;基于多DSP和FPGA的高速并行互相关图像跟踪技术[J];北京理工大学学报;2000年01期

2 侯云海;王志达;胡晓光;;机载光电平台低速问题研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年03期

3 高同跃;丁卫;高新闻;饶进军;龚振邦;罗均;;面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统的研究[J];传感技术学报;2009年09期

4 黄益灯,周水淼,郑宏良,陈建福,黄子喜,夏思文;双侧声带麻痹致Ⅰ度和Ⅱ度呼吸困难声门测量[J];第二军医大学学报;2005年08期

5 冯娟;黄宏光;金晶;;基于RS485协议的解码器及转换器[J];电子测量技术;2006年03期

6 张进;;无人机载光电/红外载荷的现状和发展[J];飞航导弹;2008年04期

7 华蕊;步进电机细分驱动技术综述[J];佛山科学技术学院学报(自然科学版);1999年03期

8 赵音频,陈新,李海明;TMS320C6701在运动目标实时跟踪中的应用[J];福州大学学报(自然科学版);2002年05期

9 蔡平,赵兴涛;计算机云台控制系统[J];中国人民警官大学学报(自然科学版);1996年02期

10 韩冰;;战术无人机的任务载荷与发展分析[J];舰船电子工程;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 曹辉;船舶监控中的视频稳像与目标跟踪的研究[D];大连海事大学;2008年

2 梁冬泰;多尺度多元图像分析机器视觉检测理论及其应用研究[D];浙江大学;2009年

3 徐伟杰;基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D];浙江大学;2012年

  本文关键词：无人机自稳定细分驱动视觉跟踪云台系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：403470