在無人機領(lǐng)域雙目視覺已經(jīng)成為一種極其有價值的應(yīng)用。它可以輔助無人機更快更好地識別周圍場景,便于它的飛行與避障。目前應(yīng)用雙目視覺的無人機并不是很多,大疆推出了一款機型:精靈Phantom 4的亮點就是它的雙目視覺識別以及基于這個原理的自動避障功能。
雙目視覺是啥?跟人眼一樣
雙目立體視覺(Binocular Stereo Vision)是基于視差原理的機器視覺的一種重要形式,它利用成像設(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像,通過計算圖像對應(yīng)點間的位置偏差,來獲取物體三維幾何信息和攝像頭與所測物體間的距離。
上面的原理介紹是不是有些深奧呢?其實簡單來說雙目視覺就是利用兩個攝像頭仿制出人眼雙目的效果,通過相關(guān)算法在計算機中描繪出大腦處理后的畫面。我們能夠通過這個技術(shù),得到與所測目標(biāo)之間的距離,得到目標(biāo)的三維信息。
那這些信息怎么就和無人機自動避障聯(lián)系到一起呢?我們的雙眼已經(jīng)能實現(xiàn)這些,這個技術(shù)還有什么用呢?
我們的大腦雖然能夠完美的處理看到的圖像,可是計算機沒有這么強的功能。這項技術(shù)的關(guān)鍵是得到計算機可以識別的位置信息,這些信息是無人機實現(xiàn)自動避障的根本。換言之,雙目視覺技術(shù)已經(jīng)成為無人機自動避障不可或缺的必要保證。
如何實現(xiàn)無人機避障
對運動物體(包括動物和人體形體)測量中,雙目立體視覺系統(tǒng)是計算機視覺的關(guān)鍵技術(shù)之一,獲取空間三維場景的距離信息也是計算機視覺研究中最基礎(chǔ)的內(nèi)容。
無人機避障的實現(xiàn)是通過將探測所得結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入到自身避障模塊,經(jīng)過計算機的運算,得出避障飛行的指令。在避障模塊相同的情況下,得到的信息就對避障效果起到了決定性的影響。
不同的探測技術(shù)會使無人機的避障能力有著截然不同的變化
紅外或激光測距是目前應(yīng)用最為廣泛的無人機探測技術(shù),但是由于它是通過信號來計算,因此很容易受到外界因素的干擾,用于自動避障的功能并不是很合適;而雙目視覺技術(shù)則不會收到太大的外界干擾,因此雖然該技術(shù)的難度較高,但是已經(jīng)開始逐漸應(yīng)用到無人機避障技術(shù)中來。
雙目立體視覺測量方法具有效率高、精度合適、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點,非常適合于制造現(xiàn)場的在線、非接觸產(chǎn)品檢測和質(zhì)量控制。只有高精度的、易于處理的信息,才能在無人機避障上廣泛應(yīng)用。
圖為應(yīng)用雙目視覺的機器人
這么好的技術(shù)為啥不能實現(xiàn)全向避障呢?
雙目識別雖然有著極為強大的功能,但仍然有一定的局限性。目前對于基于雙目視覺進行全向避障仍然較難實現(xiàn)。原因有二:一是由于轉(zhuǎn)過90°后的兩個視覺接收系統(tǒng)對于邊界點的處理會出現(xiàn)重合的情況,導(dǎo)致運算結(jié)果有偏差以至于報錯;二是因為不同角度的噪聲干擾不同,無法同步實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。簡單來說,無人機只能像人眼一樣,看到前方事物,對身后的東西也會無能為力。
換個方式說:咱們?nèi)祟惤?jīng)過千百萬年的進化,就進化出了兩只眼睛,走路不也不會撞樹上?
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