[發(fā)明專利]一種基于粒子濾波的輸電線跟蹤方法和裝置以及無(wú)人機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510619657.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105354818A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林靖宇;孫實(shí)超;高鵬宇;覃俏云;黃志鵠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué);廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/40
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李珊

1.一種基于粒子濾波的輸電線跟蹤方法，其特征在于：包括以下步驟：

設(shè)定粒子集合為，其中表示視頻第幀，i表示當(dāng)前幀的第i個(gè)粒子，表示粒子總數(shù)，、為直線的參數(shù)，表示直線的寬度；設(shè)定目標(biāo)狀態(tài)模型為，其中為目標(biāo)在時(shí)刻的狀態(tài)向量，是轉(zhuǎn)換矩陣，為矩陣常數(shù)，為系統(tǒng)噪聲；

采集視頻中的第一幀圖像，識(shí)別第一幀圖像中的目標(biāo)輸電線，計(jì)算目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖；

初始化粒子，計(jì)算粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖，計(jì)算粒子權(quán)值和粒子集加權(quán)和，根據(jù)粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)；

對(duì)粒子集進(jìn)行重采樣，采集視頻中第一幀圖像下一幀的第二幀圖像，更新粒子集，計(jì)算第二幀圖像中粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖和目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖；

對(duì)第二幀圖像中粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖和第一幀圖像中目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算粒子權(quán)值和粒子集加權(quán)和，根據(jù)粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

所述計(jì)算粒子權(quán)值和粒子集加權(quán)和，根據(jù)粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)，具體為：

計(jì)算粒子與目標(biāo)輸電線的Bhattacharrya距離，計(jì)算Bhattacharrya距離的公式為：

，

其中，為粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖函數(shù)，為當(dāng)前觀測(cè)的目標(biāo)輸電線的顏色直方圖函數(shù)；

再計(jì)算概率密度函數(shù)：=；再計(jì)算粒子權(quán)值：；利用粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)：；將權(quán)值較小的粒子丟棄，用權(quán)值為的粒子替換丟棄的粒子。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：

基于如下公式對(duì)直方圖進(jìn)行歸一化處理：。

4.一種基于粒子濾波的輸電線跟蹤裝置，其特征在于：包括：

第一模塊，用于設(shè)定粒子集合為，其中表示視頻第幀，i表示當(dāng)前幀的第i個(gè)粒子，表示粒子總數(shù)，、為直線的參數(shù)，表示直線的寬度；設(shè)定目標(biāo)狀態(tài)模型為，其中為目標(biāo)在時(shí)刻的狀態(tài)向量，是轉(zhuǎn)換矩陣，為矩陣常數(shù)，為系統(tǒng)噪聲；

第二模塊，用于采集視頻中的第一幀圖像，識(shí)別第一幀圖像中的目標(biāo)輸電線，計(jì)算目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖；

第三模塊，用于初始化粒子，計(jì)算粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖，計(jì)算粒子權(quán)值和粒子集加權(quán)和，根據(jù)粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)；

第四模塊，用于對(duì)粒子集進(jìn)行重采樣，采集視頻中位于第一幀圖像下一幀的第二幀圖像，更新粒子集，計(jì)算第二幀圖像中粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖和目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖；

第五模塊，用于對(duì)第二幀圖像中粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖和第一幀圖像中目標(biāo)輸電線預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算粒子權(quán)值和粒子集加權(quán)和，根據(jù)粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：

第三模塊用于計(jì)算粒子與目標(biāo)輸電線的Bhattacharrya距離，計(jì)算Bhattacharrya距離的公式為：

，

其中，為粒子預(yù)設(shè)區(qū)域的顏色直方圖函數(shù)，為當(dāng)前觀測(cè)的目標(biāo)輸電線的顏色直方圖函數(shù)；

計(jì)算概率密度函數(shù)：=；計(jì)算粒子權(quán)值：；利用粒子集加權(quán)和確定當(dāng)前觀測(cè)幀圖像中的目標(biāo)狀態(tài)：；將權(quán)值較小的粒子丟棄，用權(quán)值為的粒子替換丟棄的粒子。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：

第五模塊基于如下公式對(duì)直方圖進(jìn)行歸一化處理：。