[發明專利]多攝像機協同的無人機檢測、定位及跟蹤方法

有效

• 申請號: 201410436431.2
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104197928B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 楊濤;張艷寧;卓濤;陳挺;冉令燕;張曉強;余瑞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種多攝像機協同的無人機檢測、定位及跟蹤方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：內外參數標定：攝像機內外參數標定：采用基于平面標定板的方法對攝像機進行內參標定，確定攝像機內參和基準點的空間坐標，計算基準點平面與攝像機成像平面之間的單應變換H，將單應矩陣H分解為旋轉矩陣R和平移向量T，完成外參標定；

步驟2：目標檢測：對相機采集的圖像進行簡單形態學預處理去除圖像上的噪聲，然后進行閾值分割，當圖像像素值大于分割閾值T為候選目標前景圖；對前景圖進行聚類，像素距離f_pd(p_i,p_j)小于前景聚類窗J聚為一類x_i(i≥0)，將每一個聚類的圖像質心坐標確定為候選目標x_i在圖像中的坐標：

fpd(pi,pj)=(pix-pjx)2+(piy-pjy)2]]>

其中，p_i、p_j為圖像像素點，和分別為p_i，p_j像素點坐標值；

計算兩個攝像機采集的圖像之間的對稱轉移誤差，將其作為距離度量：

d(xi1,xj2)=d(xi1,FTxj2)+d(xi1,Fxi1)]]>

其中，為第一個攝像機的候選目標集合，為第二個攝像機的候選目標集合，F為兩攝像機所成圖像的基本矩陣；求解兩個圖像之間的匹配矩陣D：

D=d(x11,x12)d(x11,x22)···d(x11,xn2)d(x21,x12)d(x21,x22)···d(x21,xn2)............d(xm1,x12)d(xm1,x22)···d(xm1,xn2)]]>

采用匈牙利算法求解匹配矩陣D獲得t時刻的全局最優匹配結果作為檢測定位結果Q_t；

步驟3：目標定位：對如下目標函數進行最大似然估計：

C(x^,x^′)=d(x,x^)2+d(x′,x^′)2subjecttox^′TFx^=0]]>

其中，和為攝像機C與C′對應圖像上的觀測點，和為精確滿足對極幾何約束的對應觀測點附近的點，d(*,*)代表圖像點之間的歐氏距離；首先通過DLT(Direct?Linear?Transform)求得和初始值，然后利用LM非線性優化算法對初始值進行迭代優化，可得最終的定位結果；

步驟4：目標跟蹤：采用定位結果在三維空間中的歐氏距離作為距離度量，定義歷史結果(i＝1，2，…，p)和當前觀測(j＝1，2，…，q)之間的距離為：

d(Tit,Xjt+1)=(xit-xjt+1)2+(yit-yjt+1)2+(zit-zjt+1)2]]>

其中，為的空間坐標，為的空間坐標；采用匈牙利算法進行定位結果的數據關聯，求解全局最優的數據關聯結果。

2.根據權利要求1所述的多攝像機協同的無人機檢測、定位及跟蹤方法，其特征在于分割閾值T∈[40,100]，前景聚類窗J∈[40,100]。