[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711232287.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109859264A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京機(jī)電工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/73
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/73;G06T7/13;G05D1/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)，涉及航空航天飛行器中跟蹤控制與機(jī)器視覺(jué)的交叉技術(shù)，能夠快速、高效、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)飛行器的捕控跟蹤。該系統(tǒng)包括FPGA?1和FPGA?2兩個(gè)控制芯片，其中FPGA?1用于飛行器的飛行姿態(tài)控制，F(xiàn)PGA?2用于對(duì)攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并將目標(biāo)的位置信息傳遞給FPGA?1，從而使FPGA?1調(diào)整飛行器姿態(tài)始終朝向目標(biāo)飛行。主要用于飛行器捕控跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天飛行器中跟蹤控制與機(jī)器視覺(jué)的交叉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)

1.目前同類(lèi)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及缺陷：

隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，不同種類(lèi)的飛行器產(chǎn)品在軍用和民用領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其中目標(biāo)捕捉跟蹤作為飛行器的一項(xiàng)重要應(yīng)用功能在軍用打擊目標(biāo)和民用飛行拍攝等具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。目前，對(duì)于特定目標(biāo)的跟蹤捕捉方式主要通過(guò)雷達(dá)捕捉或者人工操作，前者功耗較大，價(jià)格昂貴；后者跟蹤較慢，穩(wěn)定性差。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上解決了這些問(wèn)題。

2.本專(zhuān)利針對(duì)同類(lèi)現(xiàn)有技術(shù)或產(chǎn)品要解決的問(wèn)題：

目前，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用主要集中于機(jī)器人系統(tǒng)與無(wú)人駕駛領(lǐng)域，飛行器領(lǐng)域涉及的專(zhuān)利和論文較少。

通過(guò)專(zhuān)利查詢(xún)專(zhuān)利號(hào)2012101440828基于單目視覺(jué)的道路邊緣檢測(cè)及粗定位方法和專(zhuān)利號(hào)2014108299736基于OpenCV的車(chē)牌識(shí)別方法及系統(tǒng)和本專(zhuān)利有部分相似之處。前者針對(duì)連續(xù)的具有不同邊緣特征的道路提供了基于顏色或者基于閾值分割的道路邊緣檢測(cè)方法，可用于半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化道路的機(jī)器人的視覺(jué)導(dǎo)航及智能控制；后者基于OpenCV的車(chē)牌識(shí)別方法及系統(tǒng)，方法包括采用背景圖像差分法和質(zhì)心迭代跟蹤算法對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行目標(biāo)跟蹤以采集車(chē)輛圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有機(jī)器視覺(jué)技術(shù)難以兼容快速、高效、穩(wěn)定的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括FPGA-1和FPGA-2兩個(gè)控制芯片，其中FPGA-1用于飛行器的飛行姿態(tài)控制，F(xiàn)PGA-2用于對(duì)攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并將目標(biāo)的位置信息傳遞給FPGA-1，從而使FPGA-1調(diào)整飛行器姿態(tài)始終朝向目標(biāo)飛行。

進(jìn)一步可選的，F(xiàn)PGA-1根據(jù)目標(biāo)在圖像中的位置通過(guò)飛行器控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟隨，將其調(diào)整到圖像中央或者特定位置，從而實(shí)現(xiàn)飛行器對(duì)于目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤鎖定功能。

進(jìn)一步可選的，若機(jī)器視覺(jué)識(shí)別的目標(biāo)非正確目標(biāo)，或者目標(biāo)計(jì)算質(zhì)心位置非跟蹤理想位置，操作人員通過(guò)有線或者無(wú)線的方式對(duì)目標(biāo)跟蹤過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，以提高整體系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)，飛行器內(nèi)部包含兩個(gè)控制芯片，其中FPGA-1負(fù)責(zé)飛行器的飛行姿態(tài)控制，F(xiàn)PGA-2負(fù)責(zé)處理攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并將目標(biāo)的位置信息傳遞給FPGA-1，從而使其調(diào)整飛行器姿態(tài)始終朝向目標(biāo)飛行，使用FPGA作為數(shù)據(jù)處理芯片，是因?yàn)槠渚哂懈叩牟蓸铀俾逝c更大的數(shù)據(jù)吞吐能力；使用雙FPGA架構(gòu)使得目標(biāo)識(shí)別與飛行控制過(guò)程相互獨(dú)立，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且如若系統(tǒng)發(fā)生故障可更換對(duì)應(yīng)的功能模塊，很大程度上提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

附圖說(shuō)明

所包括的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說(shuō)明書(shū)的一部分，用于例示本發(fā)明的實(shí)施例，并與文字描述一起來(lái)闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于視覺(jué)導(dǎo)引的飛行器捕控跟蹤系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖；