[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

摘要

本发明涉及一种基于DSP的无人空中加受油激光视觉跟踪方法，包括以下步骤：DSP(TMS320C6678)的底层初始化配置；DSP与网络相机的通信与图像采集；DSP与激光传感器的通信；在DSP平台上实现Meanshift迭代算法融合激光数据对目标的快速、准确跟踪；跟踪结果的输出与上位机显示。采用本发明在嵌入式视觉领域，针对高速飞行的无人飞行器系统，能够快速、高效、准确地实现对运动目标的跟踪，同时具有可扩展性强，外接其他模块简单等优点，充分发挥DSP(TMS320C6678)的性能来提高算法的运行速度和精确度。

主权项

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＝xTx，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a＜b，那么k(a)≥k(b)；(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，假设其中有n个像素用{zi}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qu可表示为下式，其中u＝1…m：其中，zi*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，(xi,yi)为像素i的坐标；K是核函数，b(zi)表示zi处像素属于哪个直方图区间，u为直方图的颜色索引；δ[b(zi)‑u]函数的作用是判断目标区域中像素zi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{zi}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；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fk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坐标位置发送给上位机用于显示。