[发明专利]一种基于DSP的无人空中加受油激光视觉跟踪方法

权利要求书

1.一种基于DSP的无人空中加受油激光视觉跟踪方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对DSP进行初始化，同时通过DSP的网络接口和RS485接口对相机和激光进行初始化设置；

步骤2：通过DSP的网络接口采集相机的图像，并对图像做滤波、格式转换预处理；采用如下公式将相机输出格式由YUV转为RGB，其中YUV为256级别：

R＝Y+1.402(V-128)

G＝Y-0.34414(U-128)-0.71414(V-128)

B＝Y+1.772(U-128)

步骤3：通过RS485接口读取激光测距传感器的数据，并根据激光的输出协议转换成实际距离；

步骤4：利用meanshift聚类算法计算跟踪目标的三维坐标：

步骤4a：选取核函数：

所述的核函数：X代表一个d维的欧式空间，x是该空间中的一个点，用一列向量表示，x的模||x||²＝x^Tx，R表示实数域，如果一个函数K:X→R存在一个剖面函数：k:[0,∞]→R，即：

K(x)＝k(||x||²)

并且满足：(a)k是非负的；

(b)k是非增的，即如果α＜β，那么k(α)≥k(β)；

(c)k是分段连续的，并且

步骤4b：描述目标模型：

在图像初始帧中人工选取跟踪目标区域，其中有n个像素用{z_i}_i＝1…n表示其位置，对选中的区域的颜色空间均匀划分，得到由m个相等的区间构成的颜色直方图；目标模型的概率密度q_u可表示为下式，其中u＝1…m：

其中，z_i^*表示以目标中心为原点的归一化像素位置，(x₀,y₀)为目标中心坐标，(x_i,y_i)为像素i的坐标；k是核函数，b(z_i)表示z_i处像素属于哪个直方图区间，u为直方图的颜色索引；δ[b(z_i)-u]函数的作用是判断目标区域中像素z_i处的颜色值是否属于直方图中第u单元，等于为1，否则为0；C为归一化系数；

步骤4c：描述候选模型：

在第t帧时，根据第t-1帧目标中心位置f₀，以f₀为搜索窗口中心，得到候选目标的中心位置坐标f，计算当前帧的候选目标区域直方图；该区域的像素用{z_i}_i＝1…n表示，则候选模型概率密度为：

其中，h为核函数窗口大小；

步骤4d：相似性度量：

采用Bhattacharyya系数作为相似性函数，其定义为：

将前一帧中目标的中心位置f₀作为搜索窗口的中心，寻找使得相似函数最大的候选区域，即为本帧中目标的位置；其中p,q则分别为目标图像的颜色空间直方图和候选图像的颜色空间直方图；

步骤4e：Meanshift迭代

通过候选区域中心向真实区域中心的Meanshift迭代方程完成：

其中，g(x)＝-k′(x)，Meanshift方法就是从f_k起向两个模型相比颜色变化最大的方向不断移动，直到最后两次移动距离小于阈值，即找到当前帧的目标位置，并以此作为下一帧的起始搜索窗口中心，如此重复；

步骤4f：融合激光数据

在由上述步骤得到运动目标的二维坐标后，利用图像中目标的大小再融合激光测量的距离值，即可得到运动目标的三维坐标；

步骤5：将计算出的运动目标的三维坐标通过网络接口发送给执行机构，同时将图像以及目标的三维坐标位置发送给上位机用于显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无人空中加受油激光视觉跟踪方法，其特征在于所述的核函数有：Uniform，Epannechnikov，Gaussian。