弗朗西斯科·尤拉多；吉列尔莫帕拉西奥斯；弗朗西斯科·弗洛雷斯；Héctor M.贝塞拉。 仿真四旋翼无人机基于视觉的轨迹跟踪系统。 （英语） Zbl 1302.93154号 亚洲J.控制 16，第3期，729-741（2014）. 摘要：本文提出了一种基于视觉的系统，使用Kinect传感器（KS）进行三维（3D）轨迹跟踪。定义了一个目标物体在三维空间中进行跟踪，以描述其在虚拟现实环境中的运动轨迹。从图像处理和深度相机信息中恢复目标质心的三维位置矢量。使用基于颜色的目标跟踪方法。针对仿真的四旋翼无人机，实现并比较了稳定的模糊控制器和LQR控制器，其中目标的估计三维位置作为参考信号。提出的目标跟踪方法的重要优点是，它可以有效地利用KS提供的信息，并且图像处理估计目标对象位置的计算成本较低，并且可以通过在线调整颜色过滤参数来提高图像分割的鲁棒性。本文的主要贡献是使用估计位置作为参考，从单个控制器同时控制四旋翼的姿态和平移。实验仿真结果验证了该方法的有效性。 引用于2文件 MSC公司： 93C85号 控制理论中的自动化系统（机器人等） 93立方厘米 模糊控制/观测系统 68T45型 机器视觉和场景理解 94A08型 信息与通信理论中的图像处理（压缩、重建等） 关键词：模糊控制器；HSV颜色模型；KINECT传感器；目标跟踪；四转子；虚拟现实 软件：Kinect运动 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{F.Jurado}et al.，Asian J.Control 16，No.3，729--741（2014；Zbl 1302.93154） 全文： 内政部 参考文献： [1] Kendoul，无人旋翼机系统制导、导航和控制进展综述，J.Field Robot。29（2）第315页–（2012）·doi:10.1002/rob.20414 [2] Lee，SE（3）上四旋翼无人机的非线性鲁棒跟踪控制，亚洲J.control 15（2），第391页–（2013）·Zbl 1327.93139号 ·doi:10.1002/asjc.567 [3] Alexis，受到空气动力学扰动的无人四旋翼直升机的轨迹跟踪模型预测控制，亚洲控制杂志，第16（1）页，209–（2014）·Zbl 1286.93062号 ·doi:10.1002/asjc.587 [4] Zhang，T Y.Kang M.Achtelik K.Kühnlenz M.Buss自主悬停视觉/IMU引导的四驱程序。IEEE国际认证机构。自动。2870 2875 2009 [5] Cabecinhas，D.C.Silvestre R.Cunha使用摇摄和倾斜相机程序实现基于视觉的四驱稳定。Conf.Decis公司。控制1644 1649 2010 [6] Garcia-Carrillo，《悬停四转子控制：使用视觉反馈的非线性控制器的比较》，IEEE Trans。Aerosp.航空公司。电子。系统。48（4）第3159页–（2012年）·doi:10.1109/TAES.2012.6324687 [7] Fraundorfer，F.L.Heng D.Honegger G.H.Lee L.Meier P.Tanskanen M.Pollefeys使用四驱MAV程序进行基于视觉的自主绘图和探索。IEEE/RSJ国际会议情报。机器人系统。4557 4564 2012 [8] http://www.vicon.com/index.html [9] Park，J.Y.Kim基于立体视觉的四旋翼无人机防撞过程。内部配置控制自动。系统。173 178 2012 [10] Lee，D.T.Ryan H.J.Kim使用基于图像的视觉伺服程序在移动平台上自主降落垂直起降无人机。IEEE Int.Conf.机器人自动。971 976 2012 [11] Bourquardez，基于图像的四旋翼飞行器平移运动学视觉伺服控制，IEEE Trans。机器人。25（3）第743页–（2009年）·doi:10.1109/TRO.2008.2011419 [12] 通过地面立体视觉系统实现四旋翼微型飞行器的自主悬停和着陆。设计发电机。4（2）第269页–（2010）·doi:10.1299/jsdd.4.269 [13] Azrad，使用基于颜色的跟踪算法对四旋翼微型飞行器进行视觉伺服，J.Syst。设计发电机。4（2）第255页–（2010）·doi:10.1299/jsdd.4.255 [14] 加西亚·卡里略（Garcia Carrillo），使用视觉的四旋翼稳定和轨迹跟踪，J.Intell。机器人。系统。61（1-4）第103页–（2011）·Zbl 06070399号 ·doi:10.1007/s10846-010-9472-1 [15] 戈梅兹·巴德拉斯（Gomez-Balderas），《使用开关控制用四驱车跟踪地面移动目标》，J.Intell。机器人。系统。70（1-4）第65页–（2013）·doi:10.1007/s10846-012-9747-9 [16] Lin，无人直升机系统运动目标的基于视觉的跟踪和位置估计，亚洲J.Control 15（5）pp 1270–（2013） [17] González-Jiménez，视觉对象跟踪中的离散积分滑模控制，国际J人形机器人。第7（3）页，第491页–（2010年）·兹伯利058952327 ·doi:10.1142/S0219843610002167 [18] Swain，颜色索引，国际计算机杂志。视觉。7（1）第11页–（1991）·doi:10.1007/BF00130487 [19] 使用HSV颜色空间进行图像检索的曲面、分割和直方图生成，Proc。Int.Conf.图像处理。第2页，589页–（2002年） [20] Buessler，视觉机器人控制的颜色直方图算法，国际机器人杂志。自动。20（2）第86页–（2005） [21] Birchfield，S.T.S.Rangarajan基于区域的跟踪程序的空间图与直方图。IEEE Conf.计算机视觉专利。记录。1158 1163 2005 [22] Tarhan，无人机折反射和平移变焦相机对目标跟踪系统，J.Intell。机器人。系统。61（1-4）第119页–（2011）·Zbl 06070400号 ·doi:10.1007/s10846-010-9504-x [23] Stowers J.M.Hayes A.Bainbridge-Smith使用Microsoft Kinect传感器程序的深度图控制四旋翼直升机的高度。IEEE Int.Conf.机电一体化358 362 2011 [24] http://opencv.willowgarage.com/wiki/ [25] Nakamura，T.使用Kinect传感器实时三维目标跟踪程序。IEEE国际会议机器人仿生784 788 2011 [26] http://viz.aset.psu.edu/gho/sem_notes/color_2d/html/primary_systems.html [27] Smith，色域变换对，ACM Siggraph Computer Graphics 12 pp 12–（1978）·数字对象标识代码：10.1145/965139.807361 [28] 赵，HSV颜色空间中的稳健背景减法，J.Soc.光电多媒体系统。应用程序。V 4861第325页–（2002年） [29] Serra，图像分析与数学形态学（1983） [30] Herrera，图像和模式的计算机分析第二部分，第437页–（2011年）·Zbl 05973171号 ·doi:10.1007/978-3-642-23678-552 [31] http://www.primesense.com（英文） [32] Kramer，《黑客攻击Kinect》（2012年）·doi:10.1007/978-14302-3868-3 [33] http://labs.manctl.com/rgbdemo/ [34] 网址：http://www.cse.usf.edu/gaherna2/kinect [35] http://75.98.78.94/default.aspx [36] Mitler，V.A.Benalegue N.K.M'Sirdi通过动态反馈程序对四旋翼直升机进行精确线性化和非交互控制。IEEE国际研讨会机器人-人类交互。通信586 593 2001 [37] 飞行动力学、稳定性和控制（1996） [38] Gomes，S.B.V.J.G.Jr.Ramos飞艇自主运行动力学建模程序。IEEE国际协调机器人自动化3462 3467 1998 [39] Neijmeijer，非线性动态控制系统（1990）·doi:10.1007/9781-4757-2101-0 [40] 武科布拉托维奇，《现代飞机飞行控制》（1988年）·doi:10.1007/BFb0043099 [41] Jiménez，非线性函数估计用Takagi-Sugeno模糊模型的改进，亚洲控制杂志14（2）第320页–（2012）·Zbl 1286.93107号 ·doi:10.1002/asjc.310 [42] 田中，模糊控制系统设计与分析（2001）·doi:10.1002/0471224596 [43] 史蒂文斯，飞机控制与仿真（2003） [44] 网址：http://www.emgu.com 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。