23、基于ROS的无人机计算机视觉应用

基于ROS的无人机计算机视觉应用

1. 引言

机器人操作系统（ROS）并非真正意义上的操作系统，而是一个框架和工具集，能在异构计算机系统或网络物理系统（CPS）中提供类似操作系统的功能。ROS生态系统包含机器人中间件，即一系列用于开发机器人的软件工具，例如硬件抽象、底层设备控制、常用功能实现、进程间消息传递以及包管理等。基于ROS的进程集以图架构表示，处理过程在节点中进行，这些节点可以接收、发布和复用传感器、控制、状态、规划、执行器等各类消息。

计算机视觉（CV）是工程领域的一个分支，它使计算机能够理解图像内容，识别其属性并进行符号化表示。在目标检测与识别、导航、跟踪以及基于图像的决策系统等应用中，计算机视觉与人工智能协同发挥作用，有助于更高效地部署系统。然而，要实现这些应用，计算机视觉面临诸多挑战，如传感器（如相机）质量、应用环境（可能存在光照限制或障碍物）以及目标动态变化等，这些挑战直接关系到计算机视觉在机器人或工业过程中的实时处理和典型应用。

2. ROS上的计算机视觉

在ROS中进行计算机视觉开发的一大优势是代码可复用性。有多个第三方包可用于开发针对真实无人机或模拟无人机的计算机视觉程序。这些包实现了一些用于常见视觉任务的实用工具，具体如下：
- 数据融合
- 多模态感知
- 目标识别
- 场景分割
- 目标识别
- 人脸识别
- 手势识别
- 人群识别/理解
- 运动理解/跟踪
- 运动结构恢复（SFM）
- 立体视觉
- 视觉里程计
- 导航
- 飞行控制
- 飞行规划/重新配置