【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法及系统
[0001]本专利技术涉及无人机跟踪
，具体涉及一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法及系统。
技术介绍
[0002]随着旋翼无人机技术的迅速发展，其便于操控、稳定性好、机动灵活的优势，促使旋翼无人机在执行多样化任务中日益发挥重要作用。旋翼无人机的一个非常重要的任务就是检测和跟踪可疑地面车辆目标，四旋翼无人机具备低空悬停和全向机动能力，适合对地面特定目标进行跟踪监视、抵近确认任务。
[0003]在感知地面车辆目标方面，常用的传感器有单目相机、双目相机、激光雷达等，其中单目相机以其价格低廉，信息丰富，轻便易用的优点成为该任务场景下最合适的传感器。而在无人机执行侦察飞行任务过程中，需要目标持续稳定的存在于视场中，由于相机受到无人机轻微机动及外界因素的干扰会发生晃动和抖动，导致视频和图像无法清晰地捕捉到；相机的视场还会随着无人机大机动而转变，地面车辆也会做摆脱机动而导致相机视野中目标的丢失。因此为了追踪任务的顺利执行，需要采用云台相机进行稳像控制与对目标的持续跟踪，这会最...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，无人机携带云台和相机，所述云台用于调整相机姿态；所述方法包括以下步骤：步骤一、利用无人机机载相机采集包含地面车辆的图像，通过对所述图像进行处理获取所述地面车辆在图像中的位置信息；步骤二、根据地面车辆在图像中的位置信息计算获得地面车辆相对于无人机的视线角；步骤三、根据所述视线角，控制云台旋转以使地面车辆始终在相机视野范围内，实现对地面车辆的跟踪。2.根据权利要求1所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，在步骤三之后还包括：步骤四、根据所述视线角和云台的姿态信息，计算获得NED坐标系下地面车辆的位置，从而获得无人机和地面车辆的相对距离；步骤五、根据所述相对距离调整无人机飞行速度，以实现跟踪过程中对无人机飞行速度的分段控制。3.根据权利要求2所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，步骤一中所述地面车辆在图像中的位置信息包括地面车辆在图像中的中心位置坐标和在图像中的目标框尺寸。4.根据权利要求3所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，步骤二中所述视线角为：骤二中所述视线角为：式中，angle_x表示水平视线角，angle_y表示垂直视线角；f
x
,f
y
分别表示相机焦距f的水平分量和垂直分量；(c
x
,c
y
)表示图像中心坐标；(x
p
,y
p
)表示地面车辆在图像中的中心位置坐标。5.根据权利要求4所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，步骤三的具体步骤包括：设置地面车辆在图像中心区域时所对应的相对无人机的水平角度阈值和垂直角度阈值分别为θ
x
,θ
y
，当视线角中angle_x>θ
x
或angle_y>θ
y
时则认为地面车辆偏离图像中心区域，从而生成相对角度调节指令，根据相对角度调节指令控制云台旋转，以使该地面车辆在图像中心区域显示。6.根据权利要求5所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，步骤四中所述地面车辆在NED坐标系下的位置坐标(x
wA
,y
wA
,z
wA
)的计算公式为：(x
wA
,y
wA
,z
wA
)＝R
fw
R
fcT
R
φβγ
P
c
式中，R
fw
表示无人机机体坐标系到NED坐标系的转换矩阵；R
fc
表示机体坐标系下相机的安装矩阵；R
φβγ
表示云台实时姿态对应相机坐标系到云台初始姿态对应相机坐标系的转换
矩阵，f,β,γ为相机相对于其初始角度的旋转角；P
c
表示根据视线角计算获得的、地面车辆在云台初始姿态对应相机坐标系下的位置坐标，P
C
＝(h
×
tan(angle_x),h
×
tan(angle_y),h)，h表示无人机对地高度。7.根据权利要求6所述的一种基于图像的无人机对地面车辆跟踪方法，其特征在于，步骤五中根据所述相对距离调整无人机飞行速度的公式为：式中，V
x
表示无人机飞行速度上限；V
max
表示预设飞行最大速度阈值；
△
x表示无人机和地面车辆相对距离的水平分量；d1、d2均为无人机和地面车辆相对距离的水平...
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