[發(fā)明專利]一種基于Kinect的多個四旋翼飛行器室內跟蹤定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811483235.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109472814A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 王耀南;羅瓊華;周顯恩;陳彥杰;譚建豪;佘馮建;鐘杭;劉芯;李瑞涵;李希;關佳;賴立海;鄧焱文
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/11;G06T7/66;G06T7/73;G06T7/90
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于Kinect的多個四旋翼飛行器室內跟蹤定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：啟動位于室內的Kinect傳感器，采集在室內飛行的四旋翼飛行彩色圖像視頻和深度圖像視頻；

步驟2：從首幀彩色圖像中，手動選取四旋翼作為跟蹤目標，以選取的四旋翼的最小外接矩形框設定目標搜索窗，獲取首幀彩色圖像中各四旋翼的質心初始二維坐標，同時，結合首幀彩色圖像對應的深度圖像，獲取各四旋翼的質心初始三維坐標；

步驟3：基于各四旋翼的質心初始二維坐標，利用Camshift算法對Kinect傳感器實時采集的視頻圖像中四旋翼進行跟蹤，并獲得各四旋翼在各幅彩色圖像中的質心二維坐標；

其中，H和W分別是彩色圖像分辨率的高和寬，I(x_i,y_i)是圖像坐標(x_i,y_i)的像素值，為目標搜索窗零階矩陣，和分別為目標搜索窗內圖像坐標(x_i,y_i)的橫坐標x和縱坐標y的一階矩；

步驟4：將步驟3獲得的各四旋翼在各幅彩色圖像中的質心二維坐標(x_ic，y_ic)，結合Kinect傳感器采集的深度圖像，獲取各四旋翼在各幅深度圖像中的質心三維坐標；

步驟5：將各四旋翼在各幅深度圖像中的質心三維坐標轉換到世界坐標中，獲得各四旋翼在室內的飛行軌跡(x_w,y_w,z_w)，實現(xiàn)四旋翼的室內跟蹤；

x_w＝z_wtanθ_h，y_w＝z_wtanθ_v

θ_v＝0.0652y₁，θ_h＝0.0648x₁

其中，z_w為從Kinect得到的深度坐標。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標搜索窗的寬度為s_i，長度為1.2s_i，按照以下步驟獲得：

步驟2.1：將Kinect讀取的彩色圖像轉換到HSV空間；

步驟2.2：統(tǒng)計目標搜索窗區(qū)域在H通道的直方圖n表示最大灰度級；

設定q是對目標搜索窗進行統(tǒng)計得到的直方圖模型：

其中，u是直方圖的索引值，是目標搜索窗R_q中點(x，y)的灰度值，c()是取整函數(shù)，δ()是Kroneckerδ函數(shù)，sum為R_q的像素總數(shù)，q(u)表示每個灰度級u的分布概率；

步驟2.4：在當前幀的灰度值概率q(u)分布圖上使用meanshift的迭代算法求得零階矩和一階矩，基于當前目標搜索窗，重新確定目標質心位置坐標，并獲取新的目標搜索窗大小；

步驟2.5：更新目標搜索窗的位置和大小，判斷是否滿足目標質心位置變化量是否小于第一設定閾值且目標搜索窗的邊長大小變化量是否小于第二設定閾值，若滿足，則以更新得到的目標搜索窗大小用于計算目標質心坐標位置，否則返回步驟2.2。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3調用集合kinect深度數(shù)據(jù)的目標跟蹤，具體步驟如下：

步驟3.1：獲得當前幀深度圖像；

步驟3.2：對當前幀深度圖像進行遍歷，按如下公式對深度圖像進行分割，記分割后的深度圖像中某一像素點灰度值為intensity(i,j)：

其中，intensity(i,j)是深度圖像中某一像素點灰度值，depth cols表示深度圖像灰度值行數(shù)，depth rows表示深度圖像灰度值行數(shù)，depth pre(i，j)為前一幀深度圖像中坐標為(i，j)的目標深度，depth(i,j)是當前幀(i,j)點的深度，深度閾值為T；

步驟3.3：將分割后的深度圖像與同時采集的彩色圖像匹配；

步驟3.4：將Kinect獲取到的原始數(shù)據(jù)進行坐標空間的映射，得到各點的z坐標值；

步驟3.5：將上一步求得的各點的z坐標與Camshift算法求得平面坐標進行融合，輸出當前每個四旋翼飛行器質心的三維坐標。