| 摘要 | 第3-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第10-22页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-19页 |
| 1.2.1 基于视觉的无人机定位定姿问题的国内外研究现状 | 第11-17页 |
| 1.2.2 基于合作目标的视觉位姿估计方法国内外研究现状 | 第17-18页 |
| 1.2.3 基于视觉位姿估计国内外研究现状小结 | 第18-19页 |
| 1.3 本课题研究的主要问题及主要工作 | 第19页 |
| 1.4 主要内容安排 | 第19-22页 |
| 2 单目视觉下基于合作目标的无人机位姿估计系统硬件设计 | 第22-28页 |
| 2.1 系统的总体设计 | 第22-23页 |
| 2.2 系统硬件结构 | 第23页 |
| 2.3 无人机视觉位姿估计实验系统的硬件组成 | 第23-27页 |
| 2.3.1 四旋翼无人机平台 | 第23-25页 |
| 2.3.2 机载摄像机 | 第25-26页 |
| 2.3.3 无线图传 | 第26页 |
| 2.3.4 视频图像采集卡 | 第26-27页 |
| 2.3.5 地面站 | 第27页 |
| 2.3.6 无线数传 | 第27页 |
| 2.4 本章小结 | 第27-28页 |
| 3 视觉位姿估计中的摄像机标定 | 第28-42页 |
| 3.1 摄像机的内参说明 | 第28-29页 |
| 3.2 摄像机坐标系与图像坐标系简介 | 第29-30页 |
| 3.3 坐标系转换 | 第30-31页 |
| 3.4 摄像机的成像模型 | 第31-34页 |
| 3.4.1 线性摄像机模型 | 第31-32页 |
| 3.4.2 非线性摄像机模型 | 第32-34页 |
| 3.4.3 CCD成像模型 | 第34页 |
| 3.5 摄像机的标定方法 | 第34-40页 |
| 3.6 标定实验 | 第40页 |
| 3.7 本章小结 | 第40-42页 |
| 4 视觉位姿估计系统中的图像处理 | 第42-62页 |
| 4.1 合作目标的设计 | 第42-43页 |
| 4.2 图像处理的方案 | 第43页 |
| 4.3 图像预处理 | 第43-50页 |
| 4.4 角点提取方案 | 第50-55页 |
| 4.4.1 Harris角点提取 | 第50-53页 |
| 4.4.2 基于Hough变换的直线求交法 | 第53-55页 |
| 4.5 合作目标特征点匹配原理 | 第55-57页 |
| 4.6 角点提取实验 | 第57-60页 |
| 4.7 本章小结 | 第60-62页 |
| 5 基于视觉的无人机位姿估计与运动估计 | 第62-84页 |
| 5.1 欧氏空间的刚体运动 | 第62-67页 |
| 5.1.1 数学参量介绍 | 第62-64页 |
| 5.1.2 刚体运动的数学描述 | 第64-66页 |
| 5.1.3 常用坐标系简介 | 第66-67页 |
| 5.2 基于单幅图像帧的位姿解算 | 第67-74页 |
| 5.2.1 畸变校正 | 第68页 |
| 5.2.2 基于透视投影模型的初值求解 | 第68-70页 |
| 5.2.3 旋转矩阵与平移向量的正交迭代求解 | 第70-72页 |
| 5.2.4 位姿解算 | 第72-73页 |
| 5.2.5 分布式合作目标的位姿估计 | 第73-74页 |
| 5.3 基于视觉位姿估计的运动估计 | 第74-82页 |
| 5.3.1 卡尔曼滤波原理介绍 | 第74-77页 |
| 5.3.2 扩展卡尔曼滤波原理介绍 | 第77-79页 |
| 5.3.3 EKF在视觉位姿估计系统中的应用 | 第79-82页 |
| 5.4 本章小结 | 第82-84页 |
| 6 实验与仿真验证 | 第84-102页 |
| 6.1 数字仿真实验 | 第84-92页 |
| 6.1.1 畸变因素的实验仿真验证 | 第84-86页 |
| 6.1.2 特征点提取的量测噪声对位姿估计的影响 | 第86页 |
| 6.1.3 距离对位姿估计的影响 | 第86-88页 |
| 6.1.4 不同噪声强度下特征点数目对位姿估计的影响 | 第88-89页 |
| 6.1.5 分布式合作目标位姿估计精度比较 | 第89-90页 |
| 6.1.6 基于单目视觉的运动估计仿真实验 | 第90-92页 |
| 6.2 半实物平台实验 | 第92-97页 |
| 6.2.1 半实物平台介绍 | 第92-93页 |
| 6.2.2 基于单合作目标位姿解算的半实物实验 | 第93-96页 |
| 6.2.3 基于分布式合作目标位姿解算的半实物实验 | 第96-97页 |
| 6.3 实物实验 | 第97-100页 |
| 6.4 本章小结 | 第100-102页 |
| 7 总结与展望 | 第102-104页 |
| 致谢 | 第104-106页 |
| 参考文献 | 第106-112页 |
| 附录 | 第112页 |
