[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

技術領域

本發明涉及一種多攝像機目標檢測與定位跟蹤方法，具體為協同的無人機高精度目標檢測與定位跟蹤方法。

背景技術

無人機視覺導航技術是近年國際上迅速發展起來的一種新型導航技術。該技術通常在飛行器上安裝可見光/紅外攝像機或成像雷達對地面成像，或利用地基/艦基的攝像機對無人機拍攝圖像，利用立體視覺技術可以得到飛行器的位置、速度、姿態、高度和飛行方向等多種導航參數，從而為運動平臺提供導航信息。視覺導航技術具有自成體系、不易受干擾、無時間累積誤差、測量精度高、體積小、成本低、功耗小、可測參數多等諸多突出優點，具有廣闊的應用發展前景。無人機視覺導航技術用途廣泛，由于可以得到無人機自身的位置、高度、速度、姿態和飛行方向等多種導航參數，視覺導航技術在無人機的飛行控制、姿態確定和自主降落等領域起著重要的作用。目前，在無人機的自主著陸導航上應用上，精確的視覺導航技術仍有許多問題要解決，如無人機的實時持續檢測，精確定位，以及持續跟蹤。

發明內容

要解決的技術問題

目標檢測精度直接決定了目標定位精度，為了提高無人機的檢測精度，通常在無人上攜帶標志燈，但由于機載合作標志燈尺寸較小，當無人機從較遠處開始下滑著陸時，機載合作標志燈呈現小目標的特性。此外，實際環境中可能會受到強烈陽光、雜波、信號噪聲等不確定因素的影響，進而導致場景中的光照強度接近甚至超過小目標區域的光照強度，降低目標信噪比，給目標檢測帶來嚴峻困難。因而如何實現對小目標高精度、穩定和實時的檢測跟蹤是本系統的難點問題之一。針對以上問題，本發明針對無人機著陸過程中，利用視覺進行無人機導航控制問題，發明了一種多攝像機協同的無人機高精度檢測、定位與跟蹤方法。

技術方案

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：