无人直升机(UAV-unmanned aerial vehicle)由于其特殊的机动性能,在军事、民用领域具有广阔的应用前景。无人机的基本结构包括无人机本体、导航系统、飞行控制系统、无线数据通信系统、地面基站系统以及应用任务系统6个部分组成。在上海交大自主研发的无人直升机“天行者”上,已经初步实现了前5个系统。本文以无人机“天行者”为应用对象,在无人机的第6个应用任务系统这部分进行创新与实现。无人直升机在飞行控制和执行应用任务的过程中,需要感知到前方的障碍,及所执行的应用任务的环境信息。利用机载的双目摄像头所获得的同步2D图像,通过模式识别技术和三维立体重建技术,从理论上可以构建出视场范围的3D环境信息。该3D数据能够有效地支持无人直升机在应用任务执行过程中的避障、路径规划和应用任务的适时控制。因此,研究利用同步航拍2D图像,构建出3D飞行环境模型,具有重要的理论和应用价值。论文重点研究了无人直升机机载环境下的双目航拍技术,基于航拍图片的模式识别技术,以及3D构造技术,研究内容具体包括以下几个方面:1,结合无人机“天行者”的物理特性,利用双目视觉几何原理设计和建立无人直升机双目视觉系统。2,运用图像处理技术,研究提取双目视觉视场范围物体特征点,并将两个摄像头提取到的特征点进行匹配。论文研究和运用了SIFT、SUSAN算法,在MATLAB中实现左右两幅图像中特征点的匹配。3,利用双目视觉的几何原理,将已经匹配成功的特征点进行空间位置信息解算,由两张2维同步照片所提供的信息,计算出物体在3维空间中特征点的坐标值,实现场景的三维重建。论文的双目视觉系统经过试验验证,取得了较好的实验效果,该项技术在无人机视觉导航、地形侦查、飞行避障等方面有很好的应用价值。