应用于微型扑翼飞行器的实时视觉系统设计
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作者:
作者单位:

(上海交通大学1. 微米/纳米加工技术国家级重点实验室;2. 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系, 上海 200240)

作者简介:

王昕鹏(1995-),男,江苏扬州人,硕士生,主要研究方向为计算机视觉在扑翼无人机中的应用;

通讯作者:

中图分类号:

V279

基金项目:


Design of Real-time Vision System Applied in Flapping-wing Micro Air Vehicle
Author:
Affiliation:

(1. National Key Lab. of Science and Technol. on Micro/Nano Fabrication;2. Dept. of Micro/Nano Electronics, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, CHN)

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    摘要:

    提出并设计了一套应用于小尺寸、高频抖动的微型仿生扑翼飞行器的实时视觉系统,包括构成硬件基础的微型摄像头模块、5.8GHz传输模块和无线图传接收模块,以及构成软件模块的两种算法,其中一种是利用角点检测与LK光流法、基于卡尔曼低通混合滤波的实时电子稳像去抖算法,另一种是基于YOLOv3的人像识别算法。进行了微型仿生扑翼飞行器的飞行硬件搭载测试实验,实验结果表明,所提出的电子稳像算法可以去除x轴66.56%、y轴73.15%的抖动,人像识别算法可以达到96%以上的准确率,同时图传分辨率在720×480像素时,稳像去抖算法时延为6.33ms,人像识别算法时延为20.5ms,总时延满足实时要求,完成了实时去抖与人像识别系统的设计目标。

    Abstract:

    A real-time vision systemis designed for flapping-wing micro air vehicles (FMAV) withlightweight and high-frequency vibration. The system includes the hardware and software modules. The hardware is consists of a micro camera module, a 5.8GHz transmission module and a wireless image transmission receiving module. And the software modules include two algorithms, one is a real-time video stabilization algorithm based on corner detection, Lucas Kanade optical flow and Kalman low-pass hybrid filtering, and the other one is a person recognition algorithm based on YOLOv3. Flight tests on FMAV with hardware were carried out. The experimental results indicate the video stabilization algorithm can diminish 66.56% vibration of the x-axis and 73.15% vibration of the y-axis. The person recognition algorithm can achieve an accuracy of higher than 96%. The video stabilization algorithm costs 6.33ms and person recognition algorithm costs 20.5ms when the image resolution is 720×480 pixels, thusthe total delay meets the real-time requirements. In conclusion, the design goal of real-time vision system has been achieved.

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  • 收稿日期:2019-11-23
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  • 在线发布日期: 2020-02-27
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