[发明专利]用于检测和跟踪可移动物体的系统和方法

说明书

本发明提供了用于检测和跟踪一个或多个可移动物体的系统、方法以及装置。可以提供一种用于支持视觉跟踪的方法。该方法可以包括：接收使用成像装置(110)在不同时间(T1，T2)捕捉的多个图像帧(112‑1，112‑2)，其中每个图像帧包括与多个特征点相关联的多个像素；分析该多个图像帧(112‑1，112‑2)以计算该多个特征点的移动特性；并且基于该多个特征点的移动特性相对于至少一个背景特征(214)辨别至少一个跟踪特征(216)。

背景技术

在针对真实世界应用的一些监测、侦查以及勘探任务中，可能需要检测和跟踪一个或多个物体。常规的跟踪方法可以是基于全球定位系统(GPS)数据或相机视觉。然而，常规的基于GPS的或基于视觉的跟踪方法可能对于某些应用而言是不适当的。例如，常规的基于GPS的跟踪方法可能在GPS信号接收差的地方或者如果所跟踪的物体没有GPS接收器定位在它们之上则可能是无用的。常规的基于视觉的跟踪方法可能缺乏精确地跟踪移动物体组的能力。可以使用携带负载(例如，相机)的飞行器来跟踪物体。在一些情况中，一个或多个操作者可能必须手动地选择有待跟踪的移动物体，并且手动控制该飞行器/相机来跟踪移动物体。这种受限的跟踪能力可能减少了飞行器在某些应用中的有用性。

发明内容

存在改善诸如基于视觉的跟踪方法的常规跟踪方法的需求。改进的跟踪能力可以允许成像装置自动地检测一个或多个移动物体并且自主地跟踪移动物体，而不需要由用户手动输入和/或操作。当使用该成像装置精确地跟踪快速移动的物体组时，这种改进的跟踪能力可能是特别有用的，借此该物体组的大小和/或形状可以是无定形的并且随着物体移动随时间改变。这种改进的跟踪能力可以被并入到飞行器中，诸如无人飞行器(UAV)。

在基于视觉的跟踪方法中，可以使用位于飞行器上的成像装置来跟踪目标物体。常规的基于视觉的跟踪方法可以是手动或自动的。

例如，在基于视觉的手动跟踪方法中，可以首先使用成像装置捕捉图像，并且操作者可以从图像中手动选择有待跟踪的目标物体。手动选择可以使用输入装置来执行，例如，平板计算机、移动装置或个人计算机(PC)。在一些例子中，该飞行器可以被配置成在操作者利用输入装置已经手动地选定了该目标物体之后自动地跟踪该目标物体。在其他例子中，该操作者可以甚至在已经选定目标物体之后继续手动地控制飞行器以跟踪该目标物体。

相反，在基于视觉的自动跟踪方法中，可以使用跟踪算法来实现自动跟踪，该跟踪算法可以自动地检测特定类型的物体或携带标记的物体。该物体类型可以是基于不同的物体类别(例如，人、建筑物、地貌等)。该标记可以包括一个或多个包括独特图案的光学标记。

在常规的基于视觉的跟踪方法中，目标物体可以基于预定特征(例如，颜色、结构、显著性特征等)和/或通过建模(例如，物体类别)而限定。在目标物体已被限定之后，可以随着目标物体移动实时地检测和计算特征和/或模型的移动。在这些方法中，通常可能要求特征和/或模型的高度一致性，以便精确地跟踪目标物体。特别地，跟踪精度水平可能取决于特征之间的空间关系和/或模型中的误差。

虽然常规的基于视觉的跟踪方法可以用来跟踪单一物体，但它们可能不适合用于跟踪移动物体组。特别地，常规的基于视觉的跟踪方法可能缺乏精确跟踪快速移动的物体组(借此该物体组的大小和/或形状可以是无定形的并且随着物体移动随时间改变)的能力。这样的物体组的示例可以包括但不限于移动动物组(例如，在平原上奔跑的马群或以不同形式飞翔的鸟群)、人群(例如，游行队伍中移动的大群人)、载运工具组(例如，执行空中特技表演的飞机编队)或者包括以不同形式移动的不同物体的组(例如，由有待跟踪的移动动物、人以及载运工具构成的组)。