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A Study on Attitude Estimation of UAV Using Image Processing
Quiroz Paul,Ju-Ha Hyeon,Yong-Ho Moon,Seok-Wun Ha 중소기업융합학회 2017 융합정보논문지 Vol.7 No.5
최근, 군사나 산업 응용 목적으로 UAV를 활용하는 연구가 매우 고무적으로 진행되고 있다. 이들 응용 중의 한 가지는 적의 의심스러운 정찰 비행체의 비행경로를 뒤따라 은밀하게 추적할 필요가 있을 때 앞서가는 비행체를 추적하는 것으로, Roll, Yaw, Pitch와 같은 대상 비행체의 비행 자세 정보들을 매 순간마다 실시간으로 추정할 필요가 있다. 본 논문에서는 뒤따르는 비행체에 장착되어 있는 외부 카메라에서 제공하는 비디오 정보를 사용해서 대상 비행체의 자세를 실시간으로 추정할 수 있는 방법을 제시한다. 키 포인트와 오일러 각을 탐지하고 추정하기 위해서 컬러 공간 분할, 템플레이트 정합 등과 같은 여러 가지 영상 처리 방법들과 선형 회귀와 같은 통계적 방법이 적용되었다. 시뮬레이션 실험을 통해서 X-플레인 비행데이터와 추정한 비행데이터를 비교한 결과 제안하는 방법이 앞서가는 비행체의 비행 자세 정보를 추정하는데 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다. Recently, researchers are actively addressed to utilize Unmanned Aerial Vehicles(UAV) for military and industry applications. One of these applications is to trace the preceding flight when it is necessary to track the route of the suspicious reconnaissance aircraft in secret, and it is necessary to estimate the attitude of the target flight such as Roll, Yaw, and Pitch angles in each instant. In this paper, we propose a method for estimating in real time the attitude of a target aircraft using the video information that is provide by an external camera of a following aircraft. Various image processing methods such as color space division, template matching, and statistical methods such as linear regression were applied to detect and estimate key points and Euler angles. As a result of comparing the X-plane flight data with the estimated flight data through the simulation experiment, it is shown that the proposed method can be an effective method to estimate the flight attitude information of the previous flight.
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Seok-Wun Ha,Quiroz Paul,Yong-Ho Moon 중소기업융합학회 2018 융합정보논문지 Vol.8 No.6
최근에 정밀 추적이나 타격 등의 군사 목적으로 UAV를 활용하는 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. 앞서가는 비행체를 추적하기 위해 후방에서 촬영한 영상을 활용하여 롤, 피치, 요와 같은 그 비행체의 자세 정보를 추정하는 기존의 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 기존의 영상처리기법을 이용한 연구에 칼만 필터를 적용함으로써 자세 정보를 더욱 정 밀하게 추정하는 방법을 제시한다. 영상처리를 사용해서 추정한 비행 자세 데이터에 칼만 필터를 적용함으로써 기존의 방 식에서 발생했던 자세 각도의 추정오차 범위를 크게 줄일 수 있었다. 시뮬레이션 실험을 통해서, 칼만 필터를 적용할 경우 비행체의 자세 정보를 더욱 정확하게 추정할 수 있음을 확인할 수 있었다. In recent years, researches utilizing UAV for military purposes such as precision tracking and batting have been actively conducted. In order to track the preceding flight, there has been a previous research on estimating the attitude information of the flight such as roll, pitch, and yaw using images taken from the rear UAV. In this study, we propose a method to estimate the attitude information more precisely by applying the Kalman filter to the existing image processing technique. By applying the Kalman filter to the estimated attitude data using image processing, we could reduce the estimation error of the attitude angle significantly. Through the simulation experiments, it was confirmed that the estimation using the Kalman filter can estimate the posture information of the aircraft more accurately.
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