单目视觉引导下的无人艇局部避障方法

作者：徐茂竹; 李弘; 李亚光; 赵春宇^*

来源：重庆邮电大学学报(自然科学版), 2023, 35(04): 732-741.

DOI：10.3979/j.issn.1673-825X.202205120112

• 无人艇(USV)
• 机器视觉
• 改进向量场直方图算法(VFH+)
• 局部路径规划
• Gazebo仿真

针对无人艇(unmanned surface vehicle, USV)在作业过程中，需要及时躲避未被标注在地图上的漂浮障碍，并及时返回规划航道的问题，提出一种基于单目视觉的无人艇局部避障方法。避障方法使用YOLO网络识别图像中的障碍物，结合针孔成像原理和水体自由断面特点，解决单目视觉尺度不确定问题，从图像中恢复出障碍物的宽度及深度信息；针对无人艇惯性大，机动性差的特点，引入虚拟水道宽度等信息素，提出了改进的向量场直方图算法(vector field histogram plus, VFH+);算法参考当前障碍疏密，动态调整不同信息素对最佳航向角计算的影响，引导无人艇在兼顾全局导航信息情况下，应对未知漂浮障碍物快速自动局部避障。基于水动力模型和Gazebo仿真引擎搭建无人艇避障的仿真实验平台。在仿真中快速迭代研究算法的参数范围及控制效果，实现了无人艇在舱内空间和能量均有限的工况下，仅使用单目视觉传感器，兼顾全局路径规划和局部障碍信息，自动化高效躲避漂浮障碍，并在脱离障碍后回归原有规划路径的功能。

• 单位
  上海交通大学