[發明專利]一種基于視覺的無人機動態目標跟蹤與定位方法

有效

• 申請號: 201310059457.5
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103149939A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王宏倫;蘇斌嬪;韓靜雅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G06T7/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種基于視覺的無人機動態目標跟蹤與定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，視頻處理，進行動態目標的檢測和圖像跟蹤；

（1）動態目標檢測：在連續兩幀圖像中，第一幀圖像中提取特征點集，在第二幀圖像中對這些特征點進行跟蹤，得到第一幀圖像中特征點集的對應特征點集，進一步去除對應特征點集中屬于動態目標的特征點；用剩余的有效特征點集對中的各特征點對的運動矢量估計全局的運動，得到變換矩陣，從而補償背景的運動，將動態背景下的動態目標檢測轉換為靜態背景下的動態目標檢測，幀差補償背景后的兩幀圖像，用最小類間方差閾值法自動選取閾值產生相應的二值圖像，對二值圖像進行濾波處理，接著用最小外接矩形描述該動態目標，實現動態目標的檢測；

（2）對檢測出的動態目標在后續幀中采用融合基于偏移的均值向量跟蹤和卡爾曼先驗預估的算法連續跟蹤，首先用卡爾曼濾波預估出動態目標在當前幀圖像中的位置，然后將該位置信息傳遞給基于偏移的均值向量跟蹤算法，該算法在該位置附近搜索目標，判定搜索結果是否有效，若是有效則進一步傳遞給卡爾曼濾波作為觀測值進行下一步的預測；

第二步，云臺伺服控制，實時調整云臺的俯仰偏轉角度，使目標保持在圖像的中央；

第三步，建立影像中目標與現實環境中目標的對應關系，進一步測量攝像機與動態目標之間的距離，完成動態目標的精確定位；

第四步，無人機飛控系統進行自主跟蹤地面動態目標飛行。

2.根據權利要求1所述的一種基于視覺的無人機動態目標跟蹤與定位方法，其特征在于，去除對應特征點集中屬于動態目標的特征點，得到有效特征點集，有效性判定法則如式(1)所示：

fi∈Finif|||Vi||-μ||·|||<3·σ||·||and|Ang(Vi)-μAng|<3·σAngfi∈Foutotherwise---(1)]]>

其中，f_i代表特征點集F^t中第i個特征點，V_i代表第i個特征點在連續幀圖像中的運動光流向量，||V_i||，Ang(V_i)分別代表該運動光流向量的模和方向，(μ_||·||，σ_||·||)代表KLT特征點檢測算法選定特征點在連續兩幀圖像中所有光流向量的模的期望和方差，(μ_Ang，σ_Ang)代表KLT特征點檢測算法選定特征點在連續兩幀圖像中所有光流向量的方向的期望、方差，F_in代表有效特征點，F_out代表無效特征點。