【摘 要】
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大视场定位技术是计算机视觉领域备受关注的研究热点,其广泛应用价值引起了广大学者的高度关注。自然界中的昆虫复眼具有大视场、多通道成像系统以及小体积的特点,适用于大视场定位装置。本文以昆虫复眼为基础,设计了一套曲面结构的复眼系统,并针对无人机在大视场下定位精度低的问题,对复眼系统的标定和定位技术进行了研究,并通过实验分析了复眼系统对无人机定位的可行性。主要研究内容如下:（1）在为了实现对100米处60
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大视场定位技术是计算机视觉领域备受关注的研究热点,其广泛应用价值引起了广大学者的高度关注。自然界中的昆虫复眼具有大视场、多通道成像系统以及小体积的特点,适用于大视场定位装置。本文以昆虫复眼为基础,设计了一套曲面结构的复眼系统,并针对无人机在大视场下定位精度低的问题,对复眼系统的标定和定位技术进行了研究,并通过实验分析了复眼系统对无人机定位的可行性。主要研究内容如下:（1）在为了实现对100米处60°×60°视场范围内的0.5米×0.5米的无人机进行高精度定位,本文根据曲面复眼结构的特点,对复眼系统的结构设计、子眼相机选型和重叠视场范围进行了详细研究。在研究多种相机标定方法的基础上,研究了基于子眼光心的标定方法,建立了标定数学模型。同时还搭建了标定平台,实现了自动化的标定过程。（2）在标定原理的基础上,规划了合理的标定方案。首先采用张正友标定法对子眼相机进行畸变校正处理;接着通过编写软件采集光斑图像,对光斑图像进行预处理实现光斑轮廓提取;提出了基于光斑圆形特性的中心定位算法,并通过对比实验验证其定位效果;采用双经纬仪空间交会测量系统对光斑的三维空间坐标进行精确测量;根据光斑的三维空间坐标与相机的成像模型,实现对子眼光心坐标的标定,并建立子眼光心三维空间坐标与目标点的入射直线方程。（3）基于双目视觉定位原理,探讨了复眼定位理论。考虑到多目标背景中无人机和飞鸟、风筝形态类似,易产生错识别问题,设计了一套基于YOLOv5s的目标无人机识别算法,经过训练和测试,实现了对目标无人机的高识别率。（4）根据以上研究结果来验证复眼定位的精度和可行性,使用复眼系统对近距离3米内的目标物进行定位试验,结果表明,复眼系统的定位相对误差的最大值为0.13%,最小值为0.08%。最后对100米外的无人机进行了定位试验,相对误差为0.58%,表明了该复眼定位系统对无人机定位的可行性。
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