A target tracking method for Unmanned Aerial Vehicle Based on visual feedback, which relates to a target tracking method for Unmanned Aerial Vehicle Based on visual feedback. The present invention solves the problems of complicated existing methods, slow response speed, low operation precision and poor anti-disturbance ability. The invention comprises the following steps: firstly, the tracking target is detected and tracked by using the KCF tracking algorithm to determine the position coordinates of the tracking target; secondly, the corresponding relationship between the pixel coordinate system and the tracking target in the world coordinate system is established to obtain the coordinates of the tracking target in the world coordinate system; and thirdly, the tracking target position is calculated by the UAV processor. With the deviation of its position, the command is sent to the motion control unit to control, the rudder angle of the rudder and the speed of the propulsion motor are adjusted, so that the tracking target is kept in the center of the camera field of view and the unmanned ship and the tracking target are kept within the set distance range, that is, the target of the unmanned ship motion control system is realized. Follow up the voyage. The invention is applied to the navigation field of an unmanned boat.
【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法
本专利技术涉及无人艇导航领域,具体涉及基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法。
技术介绍
水面无人艇(USV)能够自主航行,自主规划航迹,对周围环境具有一定的感知能力,能够实现对目标识别追踪,自主避障等功能。水面无人艇在应用到海军上,需要具有,海上安全,反水雷措施,电子战,海上拦截,反潜战,水面战,军力支持等能力。相对于陆地与天空环境,水面无人艇面临着更加恶劣的条件,由此提升无人艇的环境感知、视觉感知能力,对提升水面无人艇的自操作能力和安全性有很大的提升。结合计算机视觉,能够对水面目标有更强的感知识别能力,对无人艇的生存作业能力有巨大的提升。能够自主识别判断其作业环境中的目标物是水面无人艇的主要任务之一,因此对其视觉与处理系统有较高的智能化要求。水面无人艇对近距离目标或障碍物识别主要基于视觉系统而进行,因此,研究无人艇对水面目标的追踪具有十分重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有方法复杂、响应速度慢、运算精度低以及抗扰动能力差的缺点,而提出一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法。一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法包括以下步骤:本专利技术的目的是为水面无人艇提供一种可实现视觉跟踪的系统,以此实现无人艇的自主目标跟踪,实现无人艇的智能控制。该系统可适用于各种无人艇的视觉导航与跟踪,在可控制的范围内,对于指定的目标,在视觉单元捕捉到目标后,保证目标始终处在船载相机的视野范围之内,完成自主跟踪任务。步骤一:对跟踪目标采用KCF(KernelCorrelationFilter)跟踪算法进行检测和跟踪,确定跟踪目标的位置 ...
【技术保护点】
1.一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法,其特征在于:所述基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法包括以下步骤:步骤一:对跟踪目标采用KCF跟踪算法进行检测和跟踪,确定跟踪目标的位置坐标;步骤二:建立像素坐标系与世界坐标系下跟踪目标的对应关系,计算无人艇与跟踪目标的距离,完成跟踪目标的精确定位,即得到跟踪目标在世界坐标系下的坐标;步骤三:无人艇处理器计算跟踪目标位置和自身位置的偏差,发送命令给运动控制单元进行控制,调整无人艇舵机的舵角以及推进电机的转速,使跟踪目标保持在相机视场的中央并使无人艇与跟踪目标保持在设定距离范围内,即实现了无人艇船舶运动控制系统对目标进行跟踪航行。
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法,其特征在于:所述基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法包括以下步骤:步骤一:对跟踪目标采用KCF跟踪算法进行检测和跟踪,确定跟踪目标的位置坐标;步骤二:建立像素坐标系与世界坐标系下跟踪目标的对应关系,计算无人艇与跟踪目标的距离,完成跟踪目标的精确定位,即得到跟踪目标在世界坐标系下的坐标;步骤三:无人艇处理器计算跟踪目标位置和自身位置的偏差,发送命令给运动控制单元进行控制,调整无人艇舵机的舵角以及推进电机的转速,使跟踪目标保持在相机视场的中央并使无人艇与跟踪目标保持在设定距离范围内,即实现了无人艇船舶运动控制系统对目标进行跟踪航行。2.根据权利要求1所述一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法,其特征在于:所述步骤一中对跟踪目标采用KCF跟踪算法进行检测和跟踪,确定跟踪目标的位置坐标的具体过程为:在训练过程中,对选定的跟踪目标区域进行采样,将跟踪目标区域作为正样本,背景区域作为负样本,提取HOG特征,将正负样本输入到岭回归分类器中进行训练;在检测过程中,将视频帧的目标区域作为中心,对目标区域进行采样,将得到的样本采用训练得到的岭回归器进行分类,岭回归器输出目标区域的位置,KCF跟踪算法采用循环矩阵生成样本。3.根据权利要求1或2所述一种基于视觉反馈的无人艇目标跟踪方法,其特征在于:所述建立像素坐标系与世界坐标系下跟踪目标的对应关系的具体过程为:建立像素坐标系下的点(u,v)与世界坐标系下的位置坐标(X,Y)的映射关系;相机的焦距为f,O1M为相机的光轴位置,光心O2距离地面高度为h,O1是光轴在像平面上的交点,α代表光轴O1M与水平方向的夹角,取地面上的一个点P,透过相机在像平面上的点为P1,PP1与地面的夹角用β表示,PP1和光轴O1M的夹角用γ表示,O3P表示点P与光心O2的水平距离;1)世界坐标系XO3Y:以光心O2的投影O3为原点,与摄像头垂直指向O3P的方向为Y轴的正方向,X轴与Y轴垂直,坐标用(X,Y)来表示,以长度为单位;2)图像坐标系xo1y:原点在摄像头成像平面的中心,以(x,y)代表其坐标;3)像素坐标系uov:将图像平面的左上角当作坐标系的原点,以(u,v)表示其坐标,以像素为单位;O1在像素坐标系下的坐标...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾薄文,赵洋,段涛,项伯贵,刘庭瑞,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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