[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

本發明公開了一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，屬于無人機目標跟蹤領域。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制模塊，激光測距模塊，目標跟蹤模塊，無線傳輸模塊、電源模塊。飛行控制模塊包括微控制器，氣壓計，三軸陀螺儀，加速度計，磁力計。激光測距模塊能精確測量高度。目標跟蹤模塊包括圖像處理嵌入式開發板、雙攝像頭。該發明采用無頭模式飛行，通過雙攝像頭擴大了視覺范圍，不僅可以保持四旋翼無人機對目標實時性一致跟蹤運動，雙攝像頭可以檢查目標是否丟失，使得目標丟失時搜索目標更加快捷方便。

技術領域

本發明屬于目標跟蹤領域，涉及飛行器領域，更為具體說，是一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統。

背景技術

小型無人機能夠輕松完成多種不同的飛行方式，具有良好的飛行優勢和廣闊的飛行范圍，從而可以方便地完成航拍、搜救、地形勘測、監控偵察等任務，在諸多領域有著越來越廣泛的應用。安裝了視覺傳感器平臺的小型無人機可以在低空飛行時對地面目標進行持續監視并獲取高分辨率的視頻圖像，通過圖像處理的方法進行自動化分析有助于實現軍事偵查、交通流量監控、目標追蹤等任務。因此小型無人機航拍視頻圖像中的目標檢測、跟蹤技術研究有著重要的理論及工程價值。由于小型無人機的運動特性，可以擴大對目標的追蹤范圍，同時可以主動的對目標采取多角度、多方位的追蹤拍攝。小型無人機低空航拍視頻圖像中目標檢測技術的相關研究，在軍事領域以及民用領域如追蹤監控、交通控制等方面，都具有重要的實用價值。跟蹤技術可起到一種持續檢測鎖定目標的作用，因而同樣具有很高的研究價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是。提供了一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統。可以實現自動對目標的跟蹤，雙攝像頭可以檢查目標是否丟失。

本發明實現目的而采用的技術方案為：

根據本發明提出的一種基于機器視覺的四旋翼無人機目標跟蹤系統，包括飛行控制系統、激光測距模塊、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、機臂、槳葉、遙控接收機、起落架、電機、PC上位機。所述機臂與機架固定連接，機臂對稱放置四角。所述起落架與與機架固定連接。所述機臂與電機固定連接。所述電機與槳葉固定連接。

所述飛行控制模塊包括微控制器、氣壓計、三軸陀螺儀、三軸加速度計、磁力計。

所述激光測距模塊為超小體積LIDAR Lite V3激光測距儀模塊。激光測距模塊通過I2C總線接口與飛行控制系統相連。

所述目標跟蹤系統包括攝像頭模塊、圖像處理嵌入式開發板。所述攝像頭模塊包括攝像頭1、攝像頭2。

所述無線傳輸模塊包括數據傳輸模塊和圖像傳輸模塊。圖像發送模塊通過USB與圖像處理嵌入式開發板連接，數據發送模塊通過UART串口與飛行控制模塊連接。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。

所述飛行控制模塊與遙控接收機連接、電機與電調連接、電調與飛行控制模塊連接。

所述電源模塊包括鋰電池和穩壓模塊，電源模塊給電機、飛行控制模塊、目標跟蹤模塊供電。

所述攝像頭1和攝像頭2均水平固定在起落架兩個橫杠上，攝像頭1朝向前面，攝像頭2朝向后面。攝像頭模塊通過USB與圖像處理嵌入式開發板相連，圖像處理嵌入式開發板通過USB轉TTL方式與飛行控制系統相連。

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。