基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法

第４８卷 第９期 激光与红外

Ｖｏｌ.４８，Ｎｏ.９ ２０１８年９月 ＬＡＳＥＲ & ＩＮＦＲＡＲＥＤＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１８

文章编号：１００１-５０７８（２０１８）０９-１１８１-０７·图像与信号处理·

基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法

陶重犇１，乔 荔１，孙云飞１，李春光２，戴 欢１

（１.苏州科技大学江苏省建筑智慧节能重点实验室，江苏苏州２１５００９；

２.常州工学院计算机信息工程学院，江苏常州２１３００２）

摘 要：针对六旋翼无人机双目视觉成像时，经双目融合后反馈的图像噪点过多，以及图像精

度不够理想的问题，提出了一种在匹配过程中融入全局差错能量最小化的区域立体视觉匹配

算法。由于视差的求解是立体匹配过程中最重要的环节，因此本文利用最小化差错能量矩阵

求解最优视差的原理。通过提高立体视觉的视差精度，从而减少视觉融合过程中因数据问题

产生的噪声干扰，最终提高了对场景信息三维重构的准确度。通过分别在室内外的仿真实验

与真实环境重构实验，验证了本文提出的基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法的有效

性与可靠性。

关键词：六旋翼无人机；双目视觉；立体匹配；最优视差；三维重构

中图分类号：ＴＮ３９１.４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１-５０７８.２０１８.０９.０２１

ＳｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｓｉｘｒｏｔｏｒＵＡＶｂａｓｅｄ

ｏｎｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎ

ＴＡＯＣｈｏｎｇ-ｂｅｎ１，ＱＩＡＯＬｉ１，ＳＵＮＹｕｎ-ｆｅｉ１，ＬＩＣｈｕｎ-ｇｕａｎｇ２，ＤＡＩＨｕａｎ１

（１.ＳｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｎｅｒｇｙＳａｖｉｎｇ，

Ｓｕｚｈｏｕ２１５００９，Ｃｈｉｎａ；２.ＣｈａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３００２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｕｒｉｎｇｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｏｆｓｉｘｒｏｔｏｒＵＡＶ，ｔｈｅｒｅａｒｅｍｏｒｅｎｏｉｓｙｐｏｉｎｔｓａｎｄｐｏｏｒｉｍａｇｅａｃｃｕｒａ-

ｃｙ.Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎａｒｅａｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｎｔｅｇｒａｔｅａｇｌｏｂａｌｅｒｒｏｒｅｎｅｒｇｙ

ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ.Ａｓｐａｒａｌｌａｘｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｒｅｏｍａｔｃ-

ｈｉｎｇ，ｔｈｅｅｒｒｏｒｅｎｅｒｇｙｍａｔｒｉｘｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｌｌａｘ.Ｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｓｔｅｒｅｏ

ｐａｒａｌｌａｘ，ｔｈｕｓｎｏｉｓｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｄａｔａｐｒｏｂｌｅｍｓｉｓｒｅｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｖｉｓｕａｌｆｕｓｉｏｎ，ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｔｈｅ

ａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｃｅｎｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｘｒｏｔｏｒＵＡＶ；ｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎ；ｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇ；ｏｐｔｉｍａｌｄｉｓｐａｒｉｔｙ；ｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ.６１４０１２９７）；江苏省高等学校自然科学研究项目（Ｎｏ.１７ＫＪＢ１２００１１；

Ｎｏ.１７ＫＪＤ５２０００１）；苏州市科技局计划项目（Ｎｏ.ＳＹＧ２０１７０８）；江苏省建设系统科技项目（Ｎｏ.２０１７ＺＤ０６６）

资助。

作者简介：陶重犇（１９８５-），男，讲师，博士，主要研究方向为飞行器导航与控制。Ｅ-ｍａｉｌ：ｔｏｍ１ｔａｏ＠１６３.ｃｏｍ

收稿日期：２０１８-０１-０５

１ 引 言

六旋翼无人机在视觉方面的应用近几年来发展迅猛，其应用领域也随之逐步拓宽。六旋翼无人机比四旋翼无人机拥有更强劲的动力与更稳定的飞行万方数据