[发明专利]无人机目标跟随方法及系统

权利要求书

1.一种无人机目标跟随方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）控制无人机飞行到使其摄像系统能够拍摄一幅包含目标在内的清晰图片的位置，并获取无人机与目标的初始相对位置；

（2）无人机使用摄像系统拍摄一张包含目标在内的清晰图像，作为首幅图像；使用人工标注的方法，在该图像中圈选出目标，完成对目标物体的初次识别；

（3）裁切掉步骤（2）所得图像中除了被人工圈选出的目标外的其余部分；

（4）以初始频率对圈选出的目标进行拍摄，通过与首幅图像做匹配，识别该目标并且得到该目标在像素坐标系下的位置；

（5）该目标经过坐标转换系统转换到世界坐标系中的位置；

（6）根据无人机与目标的初始相对位置的角度和距离，无人机在得到目标在世界坐标系中的位置后，前往与目标位置同等相对位置处；

（7）动态调整拍摄频率，对目标拍摄新图片，通过与首幅图像做匹配，识别该目标并且得到该目标在像素坐标系下的位置；

（8）重复步骤(5)~(7)，实现无人机对目标的实时跟踪；

所述步骤（4）和步骤（7）中，与首幅图像做匹配的方法包括以下步骤：

a）构建海森矩阵构造高斯金字塔尺度空间；

b）利用非极大值抑制初步确定特征点，将经过海森矩阵处理过的每个像素点与其三维领域的26个点进行大小比较，如果是26个点中的最大或最小值，则保留；

c）采用三维线性插值法得到亚像素级的特征点，同时去掉那些值小于一定阈值的点，最后只有一些特征最强点会被检测出来；

d）选取特征点主方向；

e）构造surf特征点描述算子；

f）将选出的特征点每两个分为一组，SURF算法在匹配前后两幅图像时，匹配组和组之间的相似性即可；

所述步骤（7）中，动态调整拍摄频率的方法为：无人机记录下每次移动的幅度，如果发现每次移动的幅度小于设定的最低阀值，那么无人机就会降低图像的拍摄频率；如果发现每次移动的幅度高于最高阀值，那么无人机就会提高图像的拍摄频率。

2.根据权利要求1所述的一种无人机目标跟随方法，其特征在于，所述步骤（1）中无人机与目标的初始相对位置信息获取方法为：以目标为原点，垂直向上为Z轴，所在地面为XOY平面建立世界坐标系，并将无人机自身的GPS位置信息转换到该世界坐标系下，获取无人机与目标的初始相对位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种无人机目标跟随方法，其特征在于，所述步骤（4）和步骤（7）中得到目标在像素坐标系下的位置的方法为：在识别出目标后，使用矩形方框圈定出目标在图像中的位置，并将矩形方框的几何中心作为其在像素坐标系下的位置。

4.根据权利要求1所述的一种无人机目标跟随方法，其特征在于，所述步骤（5）中转换到世界坐标系的具体步骤为：由于世界坐标系初始时以目标为原点，且目标只在平坦的地面活动，可知晓目标在世界坐标系下的Z轴坐标值一直为0，结合目标在像素坐标系下的u轴与v轴的位置信息，得出目标在世界坐标系下的X轴与Y轴的位置信息，完成向世界坐标系转换。