[發明專利]基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統

在審

• 申請號: 201811477359.2
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109324638A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 鄭恩輝;劉宇皓;王談談
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G06T7/136;G06T7/215
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，包括飛行控制模塊、激光測距模塊（8）、目標跟蹤模塊、無線傳輸模塊、電源模塊，其特征在于還包括機架（1）、機臂（2）、槳葉（3）、遙控接收機（6）、起落架（9）、電機（15）、PC上位機，所述機臂（2）與機架（1）固定連接，機臂對稱放置四角，所述起落架（9）與機架（1）固定連接，所述機臂（2）與電機（15）固定連接，所述電機（15）與槳葉（3）固定連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，飛行控制模塊（4）包括微控制器、氣壓計、三軸陀螺儀、三軸加速度計、磁力計。

3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，激光測距模塊（8）為超小體積LIDAR Lite V3激光測距儀模塊，激光測距模塊（8）通過I2C總線接口與飛行控制系統相連。

4.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，目標跟蹤系統包括攝像頭模塊、圖像處理嵌入式開發板（5），所述攝像頭模塊包括攝像頭1（10）、攝像頭2（11）。

5.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，無線傳輸模塊包括數據傳輸模塊（12）和圖像傳輸模塊（13），圖像發送模塊（13）通過USB與圖像處理嵌入式開發板（5）連接，數據發送模塊（12）通過UART串口與飛行控制模塊（4）連接，圖像接收模塊和數據接收模塊位于地面并通過USB與PC上位機相連。

6.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，飛行控制模塊（4）與遙控接收機（6）連接、電機（15）與電調（7）連接、電調（7）與飛行控制模塊（4）連接。

7.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，電源模塊包括鋰電池（14）和穩壓模塊（16），電源模塊給電機、飛行控制模塊、目標跟蹤模塊供電。

8.根據權利要求4所述的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于，攝像頭1（10）和攝像頭2（11）均水平固定在起落架（9）兩個橫杠上，攝像頭1（10）朝向前面，攝像頭2（11）朝向后面，攝像頭模塊通過USB與圖像處理嵌入式開發板（5）相連，圖像處理嵌入式開發板（5）通過USB轉TTL方式與飛行控制系統（4）相連。

9.一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，其特征在于：

具體實施中，飛行器采用四旋翼飛行器，通過激光測距模塊進行定高和測距，攝像模塊采用感光芯片OV2710攝像頭模塊，200萬像素，鏡頭焦距3.6毫米，幀率為高速640*480@120fps，USB2.0接口確保高傳輸速率，攝像頭1和攝像頭2采集圖像后通過USB傳入嵌入式開發板進行圖像處理， 圖像處理是一項復雜的系統工程，處理的特點是信息量大、實時性強，第一攝像頭或第二攝像頭獲得圖像后，由于圖像中含有噪聲，因此首先進行預處理，濾掉噪聲和其他的干擾等，對有用的信息加強，提高信號的信噪比，同時使原始圖像變成有利于計算機特征提取的形式。圖像經過預處理后就進行圖像分割，圖像分割主要是依據一定的閾值把待識別的圖像目標從圖像中分離出來，圖像分割通常是目標識別算法中的一個重要環節，主要包括兩個過程即閾值計算和目標分割，在整個識別系統中，圖像分割既是基本技術又是關鍵技術之一，后續的所有算法都是在分割以后的圖像處理的基礎上進行的，目標圖像分割后，要從得到的圖像信息中提取能夠反映目標本質的特征，即為特征提取，特征選擇應根據目標識別及跟蹤的需要，并應有可分性和相對的穩定性，且在保證識別精度與可靠性的要求下，盡量減少特征數目，當提取了特征值后，根據算法中選擇的分類判別規則和判決函數對提取的特征進行分類，從而判別目標，當識別到要跟蹤的目標后，采用適當的跟蹤算法對其進行跟蹤，該算法要同時考慮到跟蹤的精度和速度。