[發明專利]一種無人機跟蹤地面移動目標的目標跟蹤方法

在審

• 申請號: 202011154817.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112270250A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 黎瑤;唐文兵;鄭李斌;李佳慧;丁佐華
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N5/04;G06T7/246;G06T7/73
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種無人機跟蹤地面移動目標的目標跟蹤方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)無人機飛行時拍攝視頻，在傳回的視頻的幀畫面中選擇無人機需要跟蹤的目標，并提取出目標的HOG、HSV特征；

(2)通過步驟1提取的HOG、HSV特征，定位目標在圖像上的中心坐標(x_o,y_o)；計算中心坐標(x₀,y₀)與無人機視野中心位置坐標(x_c,y_c)在水平方向上的絕對偏移量Δx和豎直方向上的絕對偏移量Δy：

(3)當|Δx|≤w_safe/2時，無人機的角度不需調整；當|Δy|≤h/2時，無人機速度大小為0，即不需要前進或者后退，否則，實施步驟4；其中，w_safe為穩定范圍的寬度，h_safe為穩定范圍的高度，且所述穩定范圍的中心與無人機視野中心位置重合；

(4)將水平方向上的絕對偏移量Δx和豎直方向上的絕對偏移量Δy進行歸一化處理，即Δx'＝Δx/(w/2)，Δy′＝Δy/(h/2)，使得Δx和Δy縮放到[-1,1]，其中，當Δ_x′0時，表示無人機向左旋轉，否則向右旋轉；同理，當Δ_y′0時，表示應該倒退，否則應該前進；其中，無人機視野畫面的分辨率為w×h；

(5)以步驟4中所述的Δx'、Δy′為二型模糊邏輯控制器的輸入，得到二型模糊邏輯控制器的輸出偏轉角yaw'以及速度v'，從而計算出無人機下一時刻的偏轉角yaw以及速度v：

yaw＝Max_yyaw'

v＝Max_vv'

其中，Max_y是無人機偏轉角的一個最大取值范圍，即無人機偏轉角小于π/2，Max_v是為無人機設定的最大飛行速度，yaw'的正負分別表示向左、向右偏轉，v'的正負表示向前、向后飛行；

Δx'、Δy′的語言模糊集合均為{NB,NS,MM,PS,PB}，NB表示在水平、豎直方向上目標離中心點位置的歸一化偏移量|Δx'|＝1或|Δy'|＝1附近且位于中心點的左側/上方、NS表示目標離中心點位置的歸一化偏移量|Δx'|＝0.5或|Δy'|＝0.5附近且位于中心點的左側/上方、MM表示目標正好在圖像幀的中心位置、PS表示目標離中心點位置的歸一化偏移量|Δx'|＝0.5或|Δy'|＝0.5且位于中心點的右側/下方，PB表示目標離中心點位置的歸一化偏移量|Δx'|＝1或|Δy'＝1且位于中心點的右側/下方；yaw'的模糊集合為{LB,LS,ZO,RS,RB}，LB表示向左轉左右、LS表示向左轉左右、ZO表示不旋轉、RS表示向右轉左右、RB表示向右轉左右；v'的模糊集合為{GB,GS,ZO,BS,BB}，GB表示快速前行、GS表示緩慢前行、ZO表示不動、BS表示緩慢后退、BB表示快速后退。

(6)重復執行步驟2-5，使選擇的跟蹤目標始終保持在圖像的正中央位置，直至完成跟蹤任務。

2.根據權利要求1所述目標跟蹤方法，其特征在于，對于控制無人機偏轉角yaw'的區間二型模糊控制器，滿足：

(a)Δx'＝NB，yaw'＝LB；

(b)Δx'＝NS，yaw'＝LS；

(c)Δx'＝MM，yaw'＝ZO；

(d)Δx'＝PS，yaw'＝RS；

(e)Δx'＝PB，yaw'＝RB；

對于控制無人機速度v'的區間二型模糊控制器，滿足：

(a)Δy′＝NB，yaw'＝GB；

(b)Δy′＝NS，yaw'＝GS；

(c)Δy′＝MM，yaw'＝ZO；

(d)Δy′＝PS，yaw'＝BS；

(e)Δy′＝PB，yaw'＝BB。