面向扑翼飞行机器人的电子稳像算法设计

摘要

在扑翼飞行机器人的飞行过程中，由于其特有的驱动方式，机身存在周期性的俯仰和滚转运动，导致航拍视频出现抖动，影响成像效果的清晰度和稳定性.为了解决这一问题，本文提出了一种基于ORB和滑动均值滤波的电子稳像算法，用于在线消抖处理.首先，针对扑翼飞行机器人航拍图像的抖动周期与机翼扑动周期相一致的特性，设计了一种估计算法来根据图像特征估计机翼扑动周期.这一算法能够更准确地捕捉到抖动的周期性特征，为后续的稳像处理提供了重要参数.其次，提出了一种与扑动周期相关联的运动滤波算法，能够根据不同飞行工况对滤波参数自适应地进行动态调整.本文提出的算法优点在于能够根据扑翼飞行机器人实际飞行情况实时调整参数，从而更好地适应不同的飞行工况，进一步提高了稳像效果.最后，为了验证算法的可行性和稳定性，将视觉成像装置搭载在扑翼飞行机器人上进行了飞行实验.实验结果表明，相较于常用的电子稳像算法，本文所设计的算法在扑翼飞行机器人中表现出更好的稳像效果.最后，总结了本文所提出的算法优点，并对未来研究方向做出了展望.

关键词

扑翼飞行机器人 / 电子稳像算法 / ORB算法 / 滑动均值滤波 / 扑动周期

基金资助

科技部雄安新区科技创新专项项目（2023XAGG0062）; 国家自然科学基金资助项目（62173031,U20A20225）; 北京科技大学青年教师学科交叉研究资助项目（FRF-IDRY-22-029）;北京科技大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-22-003C2）