一种移动平台及移动平台长时间跟踪的方法技术

技术编号:20464781 阅读:25 留言:0更新日期:2019-03-02 12:06
本发明专利技术公开了一种移动平台及移动平台长时间跟踪的方法,其中,一种具有长时间跟踪功能的移动平台,包括:视觉识别系统以及平台控制系统,视觉识别系统包括全景反射镜以及用于采集全景反射镜上的图像信息的图像采集装置;平台控制系统包括:检测模块、跟踪模块以及预测模块,检测模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行检测;跟踪模块跟踪模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行跟踪;预测模块用于当目标被遮挡时根据目标被遮挡前目标移动轨迹预测被遮挡时目标移动轨迹。本发明专利技术使实际移动视觉平台能长时间跟踪而不至于丢失目标,解决跟踪过程中极易出现的遮挡、目标运动非线性、噪声非高斯等问题。

A Long-time Tracking Method for Mobile Platform and Mobile Platform

The invention discloses a long-time tracking method for mobile platforms and mobile platforms, in which a mobile platform with long-time tracking function includes a visual recognition system and a platform control system, a visual recognition system includes a panoramic mirror and an image acquisition device for collecting image information on the panoramic mirror; a platform control system includes a detection module, a platform control system and an image acquisition device for collecting image information on the panoramic mirror. Tracking module and prediction module, the detection module detects the target according to the image information received by the visual recognition system; tracking module tracks the target according to the image information received by the visual recognition system; prediction module is used to predict the moving trajectory of the target when the target is occluded according to the moving trajectory of the target before it is occluded. The invention enables the actual mobile vision platform to track for a long time without losing the target, and solves the problems of occlusion, non-linearity of target motion and non-Gaussian noise, which are easy to occur in the tracking process.

【技术实现步骤摘要】
一种移动平台及移动平台长时间跟踪的方法
本专利技术涉及智能控制领域,特别涉及一种移动平台及移动平台长时间跟踪的方法。
技术介绍
现有移动机器人的移动机构技术方案有履带式、腿式、蛇行式、跳跃式、轮式等几种。其中履带式地面附着性能和通过性能好,但是速度较慢、功耗较大、转向时对地面破坏程度大。腿式机器人虽能够满足某些特殊的性能要求、能适应复杂的地形,但由于其结构自由度太多、机构复杂,导致其难于控制、移动速度慢、功耗大。蛇行式和跳跃式虽然在某些方面,如复杂环境、特殊环境、机动性等具有其独特的优越性,但也存在一些致命的缺陷,如承载能力、运动平稳性等。相比之下,轮式移动机器人具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、机动灵活、工作效率高等优点,因此被大量应用于工业、农业、反恐防爆、家庭、空间探测等领域。在无人侦察小车及无人机等使用到视觉传感器的移动平台中,对特定目标的智能跟踪也一直是一个研究的重点和难点。现行大部分方法均是考虑监控场景下视频的目标跟踪,该场景的特点在于摄像头固定且仅需对目标进行短时跟踪。而在无人侦察小车及无人机的视觉系统应用场景当中,对特定目标的跟踪不仅属于长时间跟踪,而且其图像传感器需要在目标即将脱离视野时,通过云台移动以继续追踪目标,这样图像传感器所采集的图像也更容易被噪声污染。遮挡问题在现有方法中也经常被考虑,但是大多是针对短时遮挡,现有方法只适合于脱离遮挡的目标仍然在视频范围内的情况,不适合大片遮挡以至于目标脱离视野范围的情形。还有的现有方法仅适用于目标运动线性和噪声符合高斯分布的情形,这种情形在实际场景中是不存在的。专利技术内容针对现有技术中存在的技术问题,本专利技术的目的是:提供一种移动平台及移动平台长时间跟踪的方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种具有长时间跟踪功能的移动平台,包括:视觉识别系统以及平台控制系统,视觉识别系统包括全景反射镜以及用于采集全景反射镜上的图像信息的图像采集装置;平台控制系统包括:检测模块,检测模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行检测;跟踪模块,跟踪模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行跟踪;以及预测模块,用于当目标被遮挡时根据目标被遮挡前目标移动轨迹预测被遮挡时目标移动轨迹。优选的,移动平台具有车体、车轮、连接件以及舵机,连接件一端铰接于车体上,车轮设置于连接件另一端,所述舵机与连接件连接,用于控制连接件的摆动动作从而调节车体的底盘与地面间的距离;还包括升降装置,所述全景反射镜设置于升降装置上;视觉识别系统还包括四个摄像头,四个摄像头分别设置在车体的前部、后部、左部以及右部,分别采集车体的前方、后方、左方以及右方的图集信息;还包括第二舵机,位于车体的前部的摄像头设置于第二舵机上,第二舵机用于调节位于车体前部的摄像头的俯仰角度。一种使用上述的具有长时间跟踪功能的移动平台进行长时间跟踪的方法,包括:视频第一帧图像读入,目标跟踪框选定并对跟踪模块、检测模块、预测模块和检测标记进行初始化;确定目标跟踪框后,读取下一帧图像,使用跟踪模块跟踪目标;判断跟踪是否成功,若跟踪失败,则利用检测模块对目标进行重检测,若检测到目标,则以检测结果做目标中心位置及轮廓框的计算,否则进行预测跟踪;若跟踪成功则利用跟踪模块进行目标中心位置及轮廓框尺寸的计算;当获取轮廓框后,判断跟踪轮廓框的面积变化因子是否符合第一预设条件,若不符合第一预设条件,则调节移动平台状态直至符合第一预设条件;若符合第一预设条件,则在获取目标中心位置后,判断目标中心位置是否符合第二预设条件,若不符合第二预设条件,则调节移动平台状态直至符合第二预设条件,若是符合第二预设条件,则判断是否接收到结束跟踪的命令,若收到则结束跟踪,否则,返回至读取下一帧图像。优选的,若跟踪过程中存在遮挡则判断为跟踪失败。优选的,判断跟踪是否成功的条件为:根据跟踪模块计算图像块的保守相似度,若大于或等于预设的保守相似度阈值则为跟踪成功,若小于保守相似度阈值则为跟踪失败。优选的,所述第一预设条件为:跟踪轮廓框的面积变化因子在跟踪轮廓框的面积变化率设定范围内;目标跟踪框选定并记录下初始跟踪框的面积α1,计算输入的每一帧的目标跟踪框的面积为α2,通过公式一计算面积变化率C:公式一:设定上界阈值C1,下界阈值C2,若面积变化率C在C1至C2范围内时,判断目标中心位置是否符合第二预设条件。优选的,第二预设条件为:目标中心位置未超出偏移阈值范围;目标中心位置未超出偏移阈值范围具体为:设定左边界阈值L1,右边界阈值R1,上边界阈值U1,下边界阈值D1,若目标中心位置(x,y)超出偏移阈值范围,即满足:x<L1或x>R1或y<D1或y>U1,则调节移动平台状态直至符合第一预设条件,当目标中心位置(x,y)未超出偏移阈值范围,即满足:L1<x<R1且D1<y<U1,则判断是否接收到结束跟踪的命令,若接收到则结束跟踪,若没有则返回至读取下一帧图像。优选的,所述预测跟踪为使用支持向量回归机进行预测跟踪。优选的,在确定要进行预测跟踪时,依据预测跟踪前所采集到设定数量帧中的目标移动轨迹预测下一帧目标移动位置。优选的,目标跟踪框选定后,设置检测标记初始值为0,然后,判断检测标记是否为1,若不是,使用跟踪模块跟踪目标;若判断检测标记为1,则重检测目标,若检测到目标,则以检测结果做目标中心位置及轮廓框的计算,并更改检测标记为0,否则,进行预测跟踪并保持检测标记为1并进行目标中心位置及轮廓框尺寸的计算;在符合第二预设条件则判断是否接收到结束跟踪的命令,若收到,则结束跟踪,否则返回至读取下一帧图像。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果:1、本专利技术使实际移动视觉平台能长时间跟踪而不至于丢失目标,解决跟踪过程中极易出现的遮挡、目标运动非线性、噪声非高斯等问题。2、相比于现有技术,本专利技术既可以实现长时跟踪,也能一定程度地克服遮挡等问题,利用适应于现实世界系统噪声非高斯、运动轨迹非线性的特点的支持向量回归器,实现完全遮挡之后目标点的轨迹预测,以解决跟踪过程中发生全遮挡丢失跟踪目标问题。3、相比于在出现大面积遮挡时,目标由遮挡掩护脱离视野而不再回归原视野,现有技术检测器无法再检测出目标,从而导致跟踪失败的情况,本专利技术在利用支持向量回归器进行轨迹预测的基础上,制定平台相应的运动策略,从而减少在发生上述情况时跟踪失败的几率。4、本专利技术主要基于现有轮式技术方案进行了底盘和图像回传的改进,在底盘方面,相较现有的技术方案,本专利技术利用可变底盘的结构和控制方法,主要克服了原技术无法兼顾越障能力和隐蔽性能的缺陷。在图像回传方面,相较现有侦察小车的单方向小角度的图像情报采集和回传,本专利技术利用升降装置和全景反射镜等实现了360°全景图像情报采集和回传,克服了原有技术方案收集信息片面的缺陷。附图说明图1是本专利技术具有长时间跟踪功能的移动平台的结构示意图;图2是本专利技术具有长时间跟踪功能的移动平台的前视图;图3是本专利技术移动平台进行长时间跟踪的方法的流程框图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述,但本专利技术的实施方式不限于此。一种具有长时间跟踪功能的移动平台,包括:视觉识别系统以及平台控制系统,视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有长时间跟踪功能的移动平台,其特征在于包括:视觉识别系统以及平台控制系统,视觉识别系统包括全景反射镜以及用于采集全景反射镜上的图像信息的图像采集装置;平台控制系统包括:检测模块,检测模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行检测;跟踪模块,跟踪模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行跟踪;以及预测模块,用于当目标被遮挡时根据目标被遮挡前目标移动轨迹预测被遮挡时目标移动轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种具有长时间跟踪功能的移动平台,其特征在于包括:视觉识别系统以及平台控制系统,视觉识别系统包括全景反射镜以及用于采集全景反射镜上的图像信息的图像采集装置;平台控制系统包括:检测模块,检测模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行检测;跟踪模块,跟踪模块根据视觉识别系统接收到的图像信息对目标进行跟踪;以及预测模块,用于当目标被遮挡时根据目标被遮挡前目标移动轨迹预测被遮挡时目标移动轨迹。2.根据权利要求1所述的具有长时间跟踪功能的移动平台,其特征在于,移动平台具有车体、车轮、连接件以及舵机,连接件一端铰接于车体上,车轮设置于连接件另一端,所述舵机与连接件连接,用于控制连接件的摆动动作从而调节车体的底盘与地面间的距离;还包括升降装置,所述全景反射镜设置于升降装置上;视觉识别系统还包括四个摄像头,四个摄像头分别设置在车体的前部、后部、左部以及右部,分别采集车体的前方、后方、左方以及右方的图集信息;还包括第二舵机,位于车体的前部的摄像头设置于第二舵机上,第二舵机用于调节位于车体前部的摄像头的俯仰角度。3.一种使用权利要求1或2所述的具有长时间跟踪功能的移动平台进行长时间跟踪的方法,其特征在于包括:视频第一帧图像读入,目标跟踪框选定并对跟踪模块、检测模块、预测模块和检测标记进行初始化;确定目标跟踪框后,读取下一帧图像,使用跟踪模块跟踪目标;判断跟踪是否成功,若跟踪失败,则利用检测模块对目标进行重检测,若检测到目标,则以检测结果做目标中心位置及轮廓框的计算,否则进行预测跟踪;若跟踪成功则利用跟踪模块进行目标中心位置及轮廓框尺寸的计算;当获取轮廓框后,判断跟踪轮廓框的面积变化因子是否符合第一预设条件,若不符合第一预设条件,则调节移动平台状态直至符合第一预设条件;若符合第一预设条件,则在获取目标中心位置后,判断目标中心位置是否符合第二预设条件,若不符合第二预设条件,则调节移动平台状态直至符合第二预设条件,若是符合第二预设条件,则判断是否接收到结束跟踪的命令,若收到则结束跟踪,否则,返回至读取下一帧图像。4.根据权利要求1所述的移动平台长时间跟踪的方法,其特征在于,若跟踪过程中存在遮挡则判断为跟踪失败。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:屈盛官刘汉语曲希帅高娇李小强
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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