適用于飛行器的目標跟蹤方法

適用于飛行器的目標跟蹤方法
【專利摘要】本申請提供了適用于飛行器的目標跟蹤方法，涉及自動控制領域，該方法包括以下步驟：飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行過程中，攝像機對參考目標所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像，并從參考圖像中提取參考目標的參考圖像特征和參考目標位于參考圖像中的起始位置信息，當攝像機獲取到顯示有臨時目標的臨時圖像時，飛行器主體從臨時圖像中提取臨時目標的臨時圖像特征和臨時目標位于臨時圖像中的臨時位置信息，若參考圖像特征和臨時圖像特征一致，攝像機根據起始位置信息與臨時位置信息間的差值計算偏離方向，飛行器按照偏離方向進行跟蹤。從而避免了因GPS信號強度不夠導致的無法定位的情形，進而使對目標的跟蹤更加精確。
【專利說明】
適用于飛行器的目標跟蹤方法
技術領域
[0001]本發明涉及自動控制領域，尤其涉及適用于飛行器的目標跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]GPS定位和導航的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后能根據該距離測算出接收機的具體位置，進而對具體位置上的用戶接收機進行跟蹤。
[0003]在現有的跟蹤系統中，常常利用GPS(Global Posit1ning System)，即全球定位系統來在全球范圍內進行定位和導航。例如，GPS為車輛定位、防盜、行駛路線監控及呼叫指揮等提供服務。
[0004]特別是隨著飛行器在生活中的逐步流行，GPS所提供的服務更廣泛的應用于飛行器。例如，利用飛行器進行航拍、利用飛行器進行定位或者是利用飛行器進行跟蹤，但是，單純利用GPS對目標進行跟蹤存在一定的缺陷，由于GPS主要是依靠衛星進行定位的，定位的精度取決于衛星的位置和數量，在一些因為高樓或者高山的遮擋而難以被衛星覆蓋的區域，GPS信號強度不足，難以對目標定位，進而無法對目標進行跟蹤。

【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供適用于飛行器的目標跟蹤方法，用以解決上述問題。
[0006]第一方面，本發明實施例提供了適用于飛行器的目標跟蹤方法，包括以下步驟:飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行過程中，攝像機對參考目標所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像；
[0007]飛行器主體從參考圖像中提取參考目標的參考圖像特征和參考目標位于參考圖像中的起始位置信息；
[0008]當設置在飛行器主體上的攝像機獲取到顯示有臨時目標的臨時圖像時，飛行器主體從臨時圖像中提取臨時目標的臨時圖像特征和臨時目標位于臨時圖像中的臨時位置信息;
[0009]若參考圖像特征和臨時圖像特征一致，則攝像機根據起始位置信息與臨時位置信息之間的差值計算偏離方向；
[0010]飛行器主體按照偏離方向進行跟蹤。
[0011]結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，方法還包括:攝像機從參考圖像中提取參考目標的第一參考尺度信息和第二參考尺度信息，第一參考尺度信息為參考目標在參考圖像中的寬度值，第二參考尺度信息為參考目標在參考圖像中的高度值；
[0012]當攝像機判定參考圖像特征與臨時圖像特征一致時，攝像機從臨時圖像中提取臨時目標的第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息，第一臨時尺度信息為臨時目標在臨時圖像中的寬度值，第二臨時尺度信息為臨時目標在臨時圖像中的高度值；
[0013]當第一參考尺度信息的數值大于第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第一參考尺度信息和第一臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體加速運動；
[0014]當第一參考尺度信息的數值小于第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第一參考尺度信息和第一臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體減速運動；
[0015]當第二參考尺度信息的數值大于第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第二參考尺度信息和第二臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體加速運動；
[0016]當第二參考尺度信息的數值小于第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第二參考尺度信息和第二臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體減速運動。
[0017]結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，方法還包括:飛行器主體與臨時目標之間的距離符合如下約束條件:0.9*Z〈X〈1.1*Z，其中，Z為預先設定的閾值，X為飛行器主體與臨時目標之間的距離。
[0018]結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，方法還包括:當臨時位置信息的臨時垂直坐標與起始位置信息的起始垂直坐標不一致時，飛行器主體計算臨時垂直坐標與起始垂直坐標之間的差值，并生成縱向位移信息，其中，起始垂直坐標是參考目標在依據參考圖像所建立的坐標系中位置坐標，臨時垂直坐標是臨時目標在依據臨時圖像所建立的坐標系中位置坐標；
[0019]飛行器主體調整拍取臨時圖像的攝像機的垂直角度。
[0020]結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，方法還包括:當臨時位置信息的臨時水平坐標與起始位置信息的起始水平坐標不一致時，飛行器主體計算臨時水平坐標與起始水平坐標之間的差值，并生成橫向位移信息，其中，起始水平坐標是參考目標在依據參考圖像所建立的坐標系中的位置坐標，臨時水平坐標是臨時目標在依據臨時圖像所建立的坐標系中位置坐標；
[0021]飛行器主體調整拍取臨時圖像的攝像機的水平角度。
[0022]結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，方法還包括:攝像機在臨時圖像中實時查找類似目標，并提取類似目標的參比特征，當參比特征與臨時圖像特征中的一項相吻合時，將類似目標作為目標群中的候選目標。
[0023]結合第一方面的第五種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，方法還包括:當飛行器主體監測到臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息的任一項有變化時，用變化后的臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息分別對變化前的臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行更新。
[0024]結合第一方面的第六種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，方法還包括:攝像機獲取并計算類似目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息，其中，第一暫時尺度信息為類似目標在臨時圖像中的寬度值，第二暫時尺度信息為類似目標在臨時圖像中的高度值；
[0025]當攝像機檢測到目標群，且，攝像機跟蹤到臨時目標時，將目標群的所有候選目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別與臨時目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；
[0026]當攝像機沒有檢測到目標群，且，攝像機跟蹤到臨時目標時，將目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息輸出到攝像機，以顯示臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息；
[0027]當攝像機檢測到目標群，且，攝像機沒有跟蹤到臨時目標時，將目標群的所有候選目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；
[0028]當攝像機沒有檢測到目標群，且，攝像機沒有跟蹤到臨時目標時，不向攝像機輸出
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[0029]結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第八種可能的實施方式，其中，參考圖像的坐標系與臨時圖像的坐標系是同一個坐標系。
[0030]結合第一方面的第五種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第九種可能的實施方式，其中，目標的臨時圖像特征的記錄方法包括:梯度方向直方圖、局部二值模式直方圖、尺度不變特征變換和加速的魯棒特征。
[0031]本發明實施例提供的適用于飛行器的目標跟蹤方法，包括以下步驟:飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行過程中，攝像機對參考目標所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像，攝像機從參考圖像中提取參考目標的參考圖像特征和參考目標位于參考圖像中的起始位置?目息，當攝像機獲取到顯不有臨時目標的臨時圖像時，從臨時圖像中提取臨時目標的臨時圖像特征和臨時目標位于臨時圖像中的臨時位置信息，若參考圖像特征和臨時圖像特征一致，則攝像機根據起始位置信息與臨時位置信息之間的差值計算偏離方向，飛行器主體按照偏離方向進行跟蹤。這樣，飛行器主體按照參考圖像和臨時圖像之間的相對位置來進行方向的調整，從而使飛行器主體能更加精準的跟蹤目標。
[0032]為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0034]圖1示出了本發明實施例所提供的適用于飛行器的目標跟蹤方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明的簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或組件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。其中，術語“第一位置”和“第二位置”為兩個不同的位置。
[0037]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個組件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0038]目前，常常使用跟蹤飛行器來對目標進行定位和跟蹤，行業內慣用的手段是依靠GPS系統來獲取要跟蹤目標的經瑋度坐標，使跟蹤飛行器朝向要跟蹤目標的經瑋度坐標飛行，進而實現跟蹤。由于GPS系統是依賴衛星進行信號傳輸的，在一些特殊場合，例如，山區，一些高山會阻擋衛星的信號傳遞，導致GPS信號變弱或者出現斷續，嚴重時，跟蹤飛行器無法獲得GPS彳目號，導致跟蹤失敗。
[0039]如圖1所示，本發明實施例提供了適用于飛行器的目標跟蹤方法，適用于飛行器的目標跟蹤方法應用于跟蹤飛行器，跟蹤飛行器包括飛行器主體和攝像機，飛行器主體包括飛行器和云臺，飛行器的下端設置有云臺，云臺上固定有攝像機，其中，這里的攝像機是包括有處理器的攝像機，并且，攝像機的鏡頭朝向飛行器主體飛行的方向。
[0040]步驟SlOl:由于要跟蹤目標上設置有GPS信號接收儀，能獲取到GPS系統返回給它的經瑋度坐標，啟動飛行器主體，飛行器主體能獲取到GPS信號接收儀轉發的經瑋度坐標，飛行器主體按照經瑋度坐標朝向GPS定位信號所對應的地點飛行，在飛行過程中，攝像機對參考目標所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像。
[0041 ] 步驟S102:攝像機從參考圖像中提取參考目標的參考圖像特征和參考目標位于參考圖像中的起始位置信息，參考目標在參考圖像的某一個點的位置上，在實際操作中，將該點在依據參考圖像建立的坐標系中的坐標值記作起始位置信息。同理，下文中提及的臨時位置信息是臨時目標在臨時圖像中的某一點，在實際操作中，將該點在依據臨時圖像建立的坐標系中的坐標值記作臨時位置信息。并且，參考圖像特征和起始位置信息被初始化在飛行器主體中，參考圖像特征作為后續甄選要跟蹤目標的參考特征，與之符合的才記作要跟蹤的目標，起始位置信息作為要跟蹤目標在攝像機獲取圖像的參考點，參考圖像的坐標系與臨時圖像的坐標系是同一個坐標系，在本發明中以參考圖像的左上角頂點為坐標原點，以坐標原點向右為X軸的正半軸，以坐標原點向下為y軸的正半軸，以像素為最小單位計算坐標的大小。當要跟蹤的目標偏離該參考點時，控制飛行器主體轉動，以實現攝像機拍攝角度的變換，并使其重回參考點的位置。在實際處理中，采用背景減等技術提取出參考目標的灰度、顏色等信息，通過閾值處理、形態學操作等技術消除噪聲、偽目標等帶來的干擾，而后再通過輪廓提取等技術得到參考目標的參考圖像特征和起始位置信息。
[0042]步驟S103:由于攝像機在飛行過程中實時拍照，當攝像機獲取到顯示有臨時目標的臨時圖像時，從臨時圖像中提取臨時目標的臨時圖像特征和臨時目標位于臨時圖像中的臨時位置信息，其中，臨時圖像特征包括但不限于臨時目標的灰度、顏色、形狀等。在實際處理過程中，根據使用場景有選擇的提取臨時目標的臨時圖像特征。
[0043]步驟S104:如果參考圖像特征和臨時圖像特征一致，假設，在參考圖像中提取了參考目標的顏色和形狀信息，在臨時圖像中提取了臨時目標的顏色和形狀信息，只有臨時目標的顏色與參考目標的顏色對比一致，并且，臨時目標的形狀與參考目標的形狀對比一致時，則判定該臨時目標為要跟蹤的目標，攝像機根據起始位置信息與臨時位置信息之間的差值計算偏離方向，即，計算起始位置信息的水平坐標與臨時位置信息的水平坐標之間的差值，并計算起始位置信息的垂直坐標與臨時位置信息的垂直坐標之間的差值，兩個差值來確定偏離的方向。飛行器主體按照偏離方向繼續跟蹤臨時目標，使得起始位置信息與臨時位置信息之間的差值逐步減小。其中，目標的臨時圖像特征包括但不限于梯度方向直方圖、局部二值模式直方圖、尺度不變特征變換和加速的魯棒特征，即采用模板匹配、直方圖匹配或者基于FLANN的匹配方法等來鎖定臨時目標為要跟蹤的目標。
[0044]步驟S105:飛行器主體按照偏離方向進行跟蹤。
[0045]此外，由于飛行器主體要跟蹤的目標包括靜態的目標和動態的目標，為了避免飛行器主體與目標相撞，同時也避免目標被跟丟，需要飛行器主體與之保持合理的距離。當飛行器主體與臨時目標太近時，攝像機拍攝出來的圖像中目標的尺度會變大；當飛行器主體與臨時目標太遠時，攝像機拍攝出來的圖像中目標的尺度會變小。通過控制飛行器主體加速或者減速運動，使飛行器主體與臨時目標之間的距離符合如下約束條件:0.9*Z〈X〈1.1*Z，其中，Z為預先設定的閾值，X為飛行器主體與臨時目標之間的距離。舉例如下:一輛車勻速前進，飛行器負責跟蹤該車輛，并與車保持500米的距離，500米即為設定的閾值。
[0046]飛行器主體根據臨時圖像中臨時目標的寬度值和高度值的變化來判定與車之間的距離。在本實施例中，攝像機從參考圖像中提取參考目標的第一參考尺度信息和第二參考尺度信息，第一參考尺度信息為參考目標在參考圖像中的寬度值，第二參考尺度信息為參考目標在參考圖像中的高度值；
[0047]當攝像機判定參考圖像特征與臨時圖像特征一致時，攝像機從臨時圖像中提取臨時目標的第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息，第一臨時尺度信息為臨時目標在臨時圖像中的寬度值，第二臨時尺度信息為臨時目標在臨時圖像中的高度值；
[0048]當第一參考尺度信息的數值大于第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第一參考尺度信息和第一臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體加速運動；
[0049]當第一參考尺度信息的數值小于第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第一參考尺度信息和第一臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體減速運動；
[0050]當第二參考尺度信息的數值大于第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第二參考尺度信息和第二臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體加速運動；
[0051]當第二參考尺度信息的數值小于第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算第二參考尺度信息和第二臨時尺度信息之間的差值，若差值的絕對值大于預先設定的閾值時，飛行器主體減速運動。
[0052]當攝像機拍攝到的臨時目標在臨時圖像中的位置遠離參考點時，需要及時調整飛行器主體的飛行方向，通過飛行方向的調整使得臨時目標在臨時圖像的位置始終保持在參考點，故適用于飛行器的目標跟蹤方法還包括:
[0053]當攝像機判斷臨時位置信息的臨時垂直坐標與起始位置信息的起始垂直坐標不一致時，計算臨時垂直坐標與起始垂直坐標之間的差值生成縱向位移信息，其中，起始垂直坐標是攝像機在依據參考圖像所建立的坐標系中獲取的位置坐標，臨時垂直坐標是攝像機在依據臨時圖像所建立的坐標系中獲取的位置坐標；
[0054]云臺的pitch軸按照縱向位移信息轉動，以調整拍取臨時圖像的攝像機的垂直角度。
[0055]當臨時位置信息的臨時水平坐標與起始位置信息的起始水平坐標不一致時，計算臨時水平坐標與起始水平坐標之間的差值生成橫向位移信息，其中，起始水平坐標是攝像機在依據參考圖像所建立的坐標系中獲取的位置坐標，臨時水平坐標是攝像機在依據臨時圖像所建立的坐標系中獲取的位置坐標；
[0056]云臺的yaw軸按照橫向位移信息轉動，以調整拍取臨時圖像的攝像機的水平角度。
[0057]在另一種實施例中，云臺的pitch軸和yaw軸同時轉動，使得臨時垂直坐標和臨時水平坐標同時變化。
[0058]進一步的，在飛行器主體對臨時目標進行跟蹤的過程中，臨時目標由于自身或者外界的原因可能會發生形變、色變等，目標的臨時圖像特征包括但不限于梯度方向直方圖、局部二值模式直方圖、尺度不變特征變換和加速的魯棒特征會發生變化。對于這種情況，本發明采用建立目標群和更新臨時圖像特征等方法。
[0059]攝像機在臨時圖像中實時查找類似目標，并提取類似目標的參比特征，當參比特征與臨時圖像特征中的一項相吻合時，例如，類似目標的顏色與臨時目標的顏色相同，或者類似目標的顏色和形狀分別與臨時目標的顏色和形狀相同，則將類似目標作為目標群中的候選目標。
[0060]當飛行器主體監測到臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息的任一項有變化時，用變化后的臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息分別對變化前的臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行更新，以消除或減弱由于目標外表的變化或遮擋等因素帶給跟蹤系統的干擾，進而提高跟蹤系統的穩定性和跟蹤結果的準確性。
[0061]為了便于操作人員查看，在本發明中，將飛行器主體跟蹤的候選目標或者臨時目標的位置信息和尺度信息有選擇地顯示在攝像機中，在一種實施例中，攝像機連接顯示器，使用顯示器顯示候選目標或者臨時目標的位置信息和尺度信息。
[0062]攝像機獲取并計算類似目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息，其中，第一暫時尺度信息為類似目標在臨時圖像中的寬度值，第二暫時尺度信息為類似目標在臨時圖像中的尚度值。
[0063]當攝像機檢測到目標群，且，攝像機跟蹤到臨時目標時，將目標群的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別與臨時目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；
[0064]以飛行器跟蹤車為例，在前方有不只一輛車時，并且，車的顏色都一樣，則除臨時目標之外的車都歸為目標群，在這種情況下，將目標群中的各個車的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別與臨時目標即要跟蹤的車的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；
[0065]當攝像機沒有檢測到目標群，且，攝像機跟蹤到臨時目標時，將臨時目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息輸出到攝像機，以顯示臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息；
[0066]以飛行器跟蹤車為例，在前方只有一輛車時，該車即為臨時目標，將該車的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息輸出到攝像機，以顯示臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息；
[0067]當攝像機檢測到目標群，且，攝像機沒有跟蹤到臨時目標時，將目標群的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；
[0068]以飛行器跟蹤車為例，在前方有多輛車時，但沒有一輛車為臨時目標，多輛車中的某一個特性與要跟蹤的車一樣，將多輛車歸為目標群，在這種情況下，將目標群中的各個車的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別進行加權計算，并向攝像機輸出加權計算的結果，以顯示加權計算的結果；當攝像機沒有檢測到目標群，且，攝像機沒有跟蹤到臨時目標時，不向攝像機輸出信息。
[0069]上述向攝像機輸出的結果還可以在顯示器上進行顯示，便于操作人員實時查看飛行器跟蹤目標的情況。
[0070]實施例
[0071]以飛行器主體要跟蹤一只小鳥為例，在飛行器主體的下端設置一個輕型飛行器主體，在飛行器主體上固定一個模擬攝像機，并且，模擬攝像機設置在飛行器主體的前端。要跟蹤的小鳥能接收到GPS信號，啟動飛行器主體，飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行，在飛行過程中，攝像機對小鳥所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像，攝像機從參考圖像中提取參考目標的參考圖像特征，例如，小鳥的大小、顏色等，并提取參考目標位于參考圖像中的起始位置信息，假設小鳥位于參考圖像的中心點。飛行器主體飛行的過程中進行拍照，當攝像機獲取到顯示有臨時目標的臨時圖像時，從臨時圖像中提取臨時目標的臨時圖像特征和臨時目標位于臨時圖像中的臨時位置信息，當參考圖像特征和臨時圖像特征一致，則攝像機根據起始位置信息與臨時位置信息之間的差值計算偏離方向，飛行器主體按照偏離方向進行跟蹤。并且，攝像機從參考圖像中提取參考目標的寬度值和高度值，當攝像機判定參考圖像特征與臨時圖像特征一致時，即該臨時目標即為要跟蹤的小鳥，攝像機從臨時圖像中提取小鳥的寬度值和高度值，當參考目標的寬度值和高度值與臨時圖像中提取小鳥的寬度值和高度值不一致時，說明飛行器主體與小鳥的距離偏離了預先設定的閾值，例如，參考目標的寬度值大于從臨時圖像中提取小鳥的寬度值，則說明飛行器主體與小鳥的距離大于閾值，飛行器主體加速運動，使飛行器主體與臨時目標的距離保持在閾值范圍內，在本發明中設定閾值范圍在0.9*閾值到1.1*閾值之間。當臨時目標偏離參考圖像的中心點時，攝像機計算臨時垂直坐標與起始垂直坐標之間的差值，并生成縱向位移信息，飛行器主體的pitch軸按照縱向位移信息轉動，以調整拍取臨時圖像的攝像機的垂直角度。之后，攝像機計算臨時水平坐標與起始水平坐標之間的差值，并生成橫向位移信息，飛行器主體的yaw軸按照橫向位移信息轉動，以調整拍取臨時圖像的攝像機的水平角度。這樣，通過調整飛行器主體，使得飛行器主體的飛行方向實時朝向要跟蹤的小鳥，同時，在攝像機獲取到的臨時圖像中，小鳥能保持在參考圖像的中心點處，從而便于查看，也避免了跟蹤目標的丟失。
[0072]本實施例提供的適用于飛行器的目標跟蹤方法，該實施例的技術效果是:在飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行過程中，攝像機獲取到參考圖像和臨時圖像，通過對參考圖像和臨時圖像獲取特征參數，使得飛行器主體在不依賴GPS定位信號進行跟蹤的情況下，能通過特征參數的比對和計算來對目標進行跟蹤，從而提高了跟蹤的精確度。
[0073]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于， 飛行器主體朝向GPS定位信號所對應的地點飛行過程中，攝像機對參考目標所在的區域進行拍照，以獲得參考圖像； 飛行器主體從所述參考圖像中提取所述參考目標的參考圖像特征和所述參考目標位于所述參考圖像中的起始位置信息； 當設置在所述飛行器主體上的攝像機獲取到顯示有臨時目標的臨時圖像時，飛行器主體從所述臨時圖像中提取所述臨時目標的臨時圖像特征和所述臨時目標位于所述臨時圖像中的臨時位置信息； 若所述參考圖像特征和所述臨時圖像特征一致，則攝像機根據所述起始位置信息與所述臨時位置信息之間的差值計算偏離方向； 所述飛行器主體按照所述偏離方向進行跟蹤。2.根據權利要求1所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 所述攝像機從所述參考圖像中提取所述參考目標的第一參考尺度信息和第二參考尺度信息，所述第一參考尺度信息為所述參考目標在所述參考圖像中的寬度值，所述第二參考尺度信息為所述參考目標在所述參考圖像中的高度值； 當攝像機判定所述參考圖像特征與所述臨時圖像特征一致時，攝像機從所述臨時圖像中提取所述臨時目標的第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息，所述第一臨時尺度信息為所述臨時目標在所述臨時圖像中的寬度值，所述第二臨時尺度信息為所述臨時目標在所述臨時圖像中的高度值； 當所述第一參考尺度信息的數值大于所述第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算所述第一參考尺度信息和所述第一臨時尺度信息之間的差值，若所述差值的絕對值大于預先設定的閾值時，所述飛行器主體加速運動； 當所述第一參考尺度信息的數值小于所述第一臨時尺度信息的數值時，攝像機計算所述第一參考尺度信息和所述第一臨時尺度信息之間的差值，若所述差值的絕對值大于預先設定的閾值時，所述飛行器主體減速運動； 當所述第二參考尺度信息的數值大于所述第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算所述第二參考尺度信息和所述第二臨時尺度信息之間的差值，若所述差值的絕對值大于預先設定的閾值時，所述飛行器主體加速運動； 當所述第二參考尺度信息的數值小于所述第二臨時尺度信息的數值時，攝像機計算所述第二參考尺度信息和所述第二臨時尺度信息之間的差值，若所述差值的絕對值大于預先設定的閾值時，所述飛行器主體減速運動。3.根據權利要求2所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 所述飛行器主體與所述臨時目標之間的距離符合如下約束條件:0.9*Z〈X〈1.1*Z，其中，Z為預先設定的閾值，X為所述飛行器主體與所述臨時目標之間的距離。4.根據權利要求3所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 當所述臨時位置信息的臨時垂直坐標與起始位置信息的起始垂直坐標不一致時，飛行器主體計算所述臨時垂直坐標與起始垂直坐標之間的差值，并生成縱向位移信息，其中，所述起始垂直坐標是參考目標在依據所述參考圖像所建立的坐標系中位置坐標，所述臨時垂直坐標是臨時目標在依據所述臨時圖像所建立的坐標系中位置坐標； 飛行器主體調整拍取所述臨時圖像的所述攝像機的垂直角度。5.根據權利要求4所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 當臨時位置信息的臨時水平坐標與起始位置信息的起始水平坐標不一致時，飛行器主體計算所述臨時水平坐標與所述起始水平坐標之間的差值，并生成橫向位移信息，其中，所述起始水平坐標是參考目標在依據所述參考圖像所建立的坐標系中的位置坐標，所述臨時水平坐標是臨時目標在依據所述臨時圖像所建立的坐標系中位置坐標； 所述飛行器主體調整拍取所述臨時圖像的所述攝像機的水平角度。6.根據權利要求1所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 攝像機在所述臨時圖像中實時查找類似目標，并提取類似目標的參比特征，當所述參比特征與所述臨時圖像特征中的一項相吻合時，將所述類似目標作為目標群中的候選目標。7.根據權利要求6所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 當飛行器主體監測到所述臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息的任一項有變化時，用變化后的臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息分別對變化前的所述臨時圖像特征、臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行更新。8.根據權利要求7所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法還包括: 所述攝像機獲取并計算類似目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息，其中，所述第一暫時尺度信息為所述類似目標在所述臨時圖像中的寬度值，所述第二暫時尺度信息為所述類似目標在所述臨時圖像中的高度值； 當攝像機檢測到所述目標群，且，攝像機跟蹤到所述臨時目標時，將所述目標群的所有候選目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別與所述臨時目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息進行加權計算，并向攝像機輸出所述加權計算的結果，以顯示所述加權計算的結果； 當攝像機沒有檢測到所述目標群，且，攝像機跟蹤到所述臨時目標時，將所述目標的臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息輸出到攝像機，以顯示所述臨時位置信息、第一臨時尺度信息和第二臨時尺度信息； 當攝像機檢測到所述目標群，且，攝像機沒有跟蹤到所述臨時目標時，將所述目標群的所有候選目標的暫時坐標信息、第一暫時尺度信息和第二暫時尺度信息分別進行加權計算，并向攝像機輸出所述加權計算的結果，以顯示所述加權計算的結果； 當攝像機沒有檢測到所述目標群，且，攝像機沒有跟蹤到所述臨時目標時，不向攝像機輸出信息。9.根據權利要求5所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述參考圖像的坐標系與所述臨時圖像的坐標系是同一個坐標系。10.根據權利要求6所述的適用于飛行器的目標跟蹤方法，其特征在于，所述目標的臨時圖像特征的記錄方法包括:梯度方向直方圖、局部二值模式直方圖、尺度不變特征變換和加速的魯棒特征。
【文檔編號】G05D1/12GK105974940SQ201610282288
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】田瑜, 江文彥
【申請人】優利科技有限公司