基于激光测距与单目视觉的微型无人机室内目标人物搜索方法研究

微型无人机一般指尺寸在10 cm以下的超小体积无人机,其载荷能力有限,无法携带高性能传感器及机载计算机,在执行自主飞行任务方面存在困难.本文在导航和识别方面提出了一种在微型无人机上装配单目相机及激光传感器实现室内目标人物搜索的方案.为在含有多房间的复杂室内环境中到达目标人物所在区域,本文基于激光测距路径规划实现了微型无人机的“沿边”搜索,完成了对室内主要区域的遍历式查找.同时,设计了一种基于地面站辅助云计算,结合全卷积神经网络单目图像深度恢复与深度阈值图的路径规划方法,在激光无法正常工作时完成导航任务并优化“沿边”飞行过程中冗余的搜索路径.为检测并跟踪搜索过程中出现的目标人物,本文采用YOLOv3目标检测算法对人脸、躯干、人手等多部位进行检测,并采用剪枝化设计降低了其检测耗时.为确保目标面部特征丢失时仍能对其进行持续跟踪,本文提出了一种人脸识别与躯干检测切换式的跟踪方案,同时能通过检测到的手部位置信息,对目标的意图进行实时判断.经实验比对,本文的算法有效缩短了搜索过程的飞行距离,提升了目标追踪的成功率.