[发明专利]一种基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法及其系统，包括：获取无人机身上搭载的摄像头拍摄的海上遇险现场的图像信息；输入图像信息至YOLOv3小目标检测模型，提取候选区域；计算候选区域对应的存在遇险人员的置信度，根据置信度得到遇险人员的目标信息；根据目标信息，测量遇险人员的求救信号，获取信号强度指示信息；根据信号强度指示信息，得到遇险人员的定位信息。通过建立YOLOv3小目标检测模型，提高对图像信息的处理速度和检测遇险人员的准确率；通过信号强度指示信息和基于多无人机的巡逻算法，实现对遇险人员的实时跟踪和定位，进一步缩小搜救范围，提高海上救援的效率。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是一种基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法及其系统。

背景技术

随着海运事业的飞速发展，水上安全事故也不断增加。针对海上发起的求助，一般都会对海上的遇险人员进行搜救，而对于渺茫的大海而言，人类相对渺小，而且受到风浪的影响，位置也会随时变化，几乎无法掌握的遇险人员的位置，一旦发生险情，援救的时间变得至关重要，遇险人员的搜救将面临着很大的挑战。目前部分海上遇险现场已采用无人机进行搜寻和救援，但是由于海上环境复杂多变，现有的无人机检测方法存在误判率高、检测时间长等问题，只能定位遇险人员当前的位置，缺乏跟踪定位的能力。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法及其系统，以实现对海上遇险人员的高效检测和跟踪定位。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，一种基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法，包括：获取无人机身上搭载的摄像头拍摄的海上遇险现场的图像信息；输入所述图像信息至YOLOv3小目标检测模型，提取候选区域；计算所述候选区域对应的存在遇险人员的置信度，根据所述置信度得到遇险人员的目标信息；根据所述目标信息，测量遇险人员的求救信号，经过基于接收信号强度定位算法，获取信号强度指示信息；根据所述信号强度指示信息，利用基于多无人机的巡逻算法，得到遇险人员的定位信息，包括：所述无人机以最大化定期测量所述信号强度指示信息的方式移动，所述信号强度指示信息进行如下的操作处理：

R_i,j(k)＝h(d_i,j(k))+v_i,j(k)

其中，R_i,j(k)是从第j个遇险人员到第i个无人机的测量所述信号强度指示信息的第k个样本，v_i,j(k)是零相关且方差为δ²的不相关测量噪声，h(d_i,j(k))是第j个遇险人员与第i个无人机之间的距离d_i,j(k)的递减函数，其公式如下：

其中，R₀是在给定距离d₀处的信号强度，α是衰减系数，K为无单位常数；

第j个遇险人员位置向量u_v,j(k)进行如下的操作处理：

A_i(k)u_v,j(k)＝b_i,j(k)

其中，向量b_i,j(k)为d_i,j(k)的平方差向量，矩阵A_i(k)为第i个无人机坐标的位移矩阵；定期重复获取所述定位信息，得到遇险人员的跟踪定位信息；将所述跟踪定位信息发送给搜救船队。

上述基于无人机的海上遇险人员检测和跟踪方法至少具有以下的有益效果：通过建立YOLOv3小目标检测模型，提高对图像信息的处理速度和检测遇险人员的准确率；通过信号强度指示信息和基于多无人机的巡逻算法，实现对遇险人员的实时跟踪和定位，进一步缩小搜救范围，提高海上救援的效率。