[发明专利]一种无人机跟踪目标的方法及系统

说明书

技术领域

    本发明涉及智能交通领域，具体是一种无人机跟踪目标的方法及系统。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。随着技术水平的不断提高，无人机已被广泛应用于情报侦察、通信中继、武装打击、目标跟踪、搜索救援等领域。现有的无人机常常采用固定焦距的CCD光电摄像机对飞行区域进行实时监控，能够获得高解析度的图像信息，图像信息经过压缩后通过433MHz的无线射频信号传送回地面，地面再进行解压缩还原出原始的监控图像，实现对特定区域的监控。

现有的无人机要实现在飞行过程中对感兴趣目标的跟踪，首先需要从监控图像中检测出运动目标，目前应用较为广泛的运动检测方法-光流法，光流法运用运动目标随时间变化的光流特性进行运动目标检测。光流法的主要缺点是计算量大、容易受噪声和光照的影响，因此，光流法不适合使用在无人机对运动目标的跟踪。现有的无人机跟踪目标的方法都无法实现全黑环境下对运动目标进行跟踪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机跟踪目标的方法及系统，具有可视距离远、能够在全黑环境下实现无人机对运动目标跟踪的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机跟踪目标的方法，包括以下步骤：

步骤一：图像捕获单元包括变焦CCD摄像机和变焦激光补光器，变焦激光补光器对变焦CCD摄像机监视区域进行补光，使变焦CCD摄像机能捕获监视区域内的清晰图像；

步骤二：云台控制单元控制云台水平方向、垂直方向和变焦CCD摄像机的焦距，使被跟踪目标始终处于变焦CCD摄像机视野正中心；

步骤三：智能分析单元采用在灰度图像序列中提取出运动目标的方法，从图像中检测出运动目标；

步骤四：完成运动目标的提取和定位后，飞行控制单元将目标的运动状态反馈给无人机，使得无人机自动地跟踪地面动态目标飞行。

作为本发明进一步的方案：所述步骤三中，采用在灰度图像序列中提取出运动目标的方法包括以下步骤：

第一步：设运动图像序列G(n)(n=0，1，…，m)，获得相邻时刻两幅图像的差值图像，即F(n)=G(n+1)-G(n)(n=0，1，…，m)；

第二步：从差值图像中找出最大像素值，取最大像素值的1/m为阈值T，根据阈值T对相邻时刻两幅图像的差值图像进行滤波，则相邻时刻两幅图像的差值图像                                               ；

第三步：平均平滑滤波，消除运动目标区域0象素值，其滤波掩模为；

第四步：以零为门限，生成模板为；

第五步，用模板M与原始图像G(n)相乘，提取出运动目标。

作为本发明进一步的方案：所述m为2～10。

作为本发明进一步的方案：所述m为6～8。

作为本发明进一步的方案：所述飞行控制单元具有双闭环结构，所述双闭环结构中的外环为导引控制器，内环为无人机飞行控制器。

作为本发明进一步的方案：所述步骤四中，无人机根据具有双闭环结构的飞行控制单元自动地跟踪地面动态目标飞行。

一种无人机跟踪目标的系统，包括图像处理单元、云台控制单元、智能分析单元和飞行控制单元；图像处理单元与云台控制单元进行数据交互，云台控制单元与智能分析单元进行数据交互，智能分析单元与飞行控制单元进行数据交互。

作为本发明进一步的方案：所述图像处理单元包括变焦CCD摄像机和变焦激光补光器。

作为本发明进一步的方案：所述云台控制单元控制变焦CCD摄像机和变焦激光补光器在垂直方向进行120度转动、水平方向进行360度转动，所述云台控制单元还控制变焦CCD摄像机进行变焦动作。

作为本发明进一步的方案：所述变焦CCD摄像机采用光学变焦方式进行变焦，所述变焦激光补光器采用波长为946nm的激光灯进行补光。