專利名稱：無人飛行器的智能追蹤控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能追蹤控制方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種追蹤精度高的無人飛行器的智能追蹤控制方法及系統(tǒng)，屬于人工智能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)中期開始，無人飛行器設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)中，一些國(guó)家曾用無人飛行器進(jìn)行戰(zhàn)地偵查以及危險(xiǎn)地區(qū)的地形探測(cè)等作業(yè)。如今，越來越多的領(lǐng)域需要用到無人駕駛系統(tǒng)，從而無人飛行器的飛行控制研究越來越受到人們的重視。目前的一些無人飛行器已進(jìn)入自控飛行的時(shí)代，采用預(yù)先設(shè)定好的航線進(jìn)行飛行，脫離了人工遙控，其優(yōu)點(diǎn)是可以自動(dòng)完成指定的高空偵測(cè)任務(wù)，無需人工控制。另外，也有一些無人飛行器上裝有攝像機(jī)，可在高空對(duì)地面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及錄像， 并通過微波或WiFi等方式將采集到的視頻信號(hào)發(fā)送至地面基站。通常情況下，這些無人飛行器采用根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的航線飛行，從而完成大范圍內(nèi)區(qū)域的高空監(jiān)控和巡航。然而，隨著人們對(duì)安防智能化和無人職守監(jiān)控的要求越來越高，如何提高無人飛行器監(jiān)控系統(tǒng)的人工智能特性，使得無人飛行器能夠脫離預(yù)先設(shè)定的航線和人工遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)完成偵測(cè)、巡航或追蹤任務(wù)，使得無人飛行器具有更多、更強(qiáng)大的功能，無人飛行器對(duì)目標(biāo)跟蹤的精度更高，成為人工智能科學(xué)研究的重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面的目的是提供一種無人飛行器的智能追蹤控制方法，使無人飛行器能自動(dòng)完成追蹤目標(biāo)的任務(wù)，提高無人飛行器跟蹤目標(biāo)的精度。本發(fā)明的另一個(gè)方面的目的是提供一種無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，使無人飛行器能自動(dòng)完成追蹤目標(biāo)的任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)無人飛行器對(duì)目標(biāo)的精確跟蹤。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)方面的目的，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法，包括以下步驟
懸停獲取無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)；
通過無線通訊將無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)傳輸?shù)降孛娴囊曨l分析模塊； 對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大??； 根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)； 根據(jù)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整無人飛行器的位置。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一個(gè)方面的目的，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，包括攝像機(jī)、GPS、無線通訊模塊、視頻分析模塊、控制模塊和執(zhí)行模塊；
攝像機(jī)，安裝在無人飛行器上，用于當(dāng)無人飛行器懸停時(shí)獲取目標(biāo)的視頻信號(hào)； GPS，安裝在無人飛行器上，用于當(dāng)無人飛行器懸停時(shí)獲取無人飛行器的位置； 無線通訊模塊，用于將無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)傳輸?shù)降孛娴囊曨l分析模塊，將所述控制模塊計(jì)算得到的無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰣?zhí)行模塊；視頻分析模塊，設(shè)置在地面基站，用于對(duì)目標(biāo)的視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大??；
控制模塊，設(shè)置在地面基站，用于根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)
據(jù)；
執(zhí)行模塊，安裝在無人飛行器上，用于根據(jù)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整無人飛行器的位置。在本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法及系統(tǒng)，當(dāng)無人飛行器懸停時(shí)，安裝在無人飛行器上的攝像機(jī)獲取目標(biāo)的視頻信號(hào)；同時(shí)，安裝在無人飛行器上的GPS測(cè)量出此時(shí)無人飛行器的位置。獲取的目標(biāo)的視頻信號(hào)和無人飛行器的位置通過無線通訊模塊， 被傳輸?shù)降孛娴囊曨l分析模塊。視頻分析模塊對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行分析，識(shí)別出目標(biāo)以及獲得目標(biāo)的大小和位置等信息，并將目標(biāo)的大小和位置發(fā)送到設(shè)置在地面基站的控制模塊?？刂颇K用于根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，并將位置調(diào)整數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊發(fā)送給安裝在無人飛行器的執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊根據(jù)位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)無人飛行器的航向和/或無人飛行器的飛行距離，從而實(shí)現(xiàn)了無人飛行器對(duì)目標(biāo)自動(dòng)、精確的追蹤。更優(yōu)地，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法，無人飛行器的位置包括無人飛行器懸停時(shí)所處的空間位置的高度、經(jīng)度和緯度。更優(yōu)地，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大小具體包括以下步驟
將視頻信號(hào)中的靜止的像素區(qū)域作為背景區(qū)，運(yùn)動(dòng)的像素區(qū)域作為前景區(qū)； 用矩形框標(biāo)示出前景區(qū)；
將相鄰幀圖像中的最相似的矩形框判定為同一目標(biāo)；
將最相似的矩形框距離圖像中心點(diǎn)的位置確認(rèn)為目標(biāo)的位置，最相似矩形框的大小為目標(biāo)的大小。更優(yōu)地，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法，根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)具體包括以下步驟
根據(jù)無人飛行器的高度、機(jī)載攝像機(jī)的可視角度和機(jī)載攝像機(jī)的安裝角度，計(jì)算攝像機(jī)視角在地面的實(shí)際寬度和實(shí)際高度；
根據(jù)目標(biāo)在圖像中的位置變化值以及圖像的像素值，計(jì)算無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)。更優(yōu)地，本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法，根據(jù)無人飛行器的高度、機(jī)載攝像機(jī)的可視角度和機(jī)載攝像機(jī)的安裝角度，計(jì)算攝像機(jī)視角在地面的實(shí)際寬度和實(shí)際高度具體為
權(quán)利要求
1.一種無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 懸停獲取無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)；通過無線通訊將無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)傳輸?shù)降孛娴囊曨l分析模塊； 對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大??； 根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)； 根據(jù)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整無人飛行器的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述無人飛行器的位置包括無人飛行器懸停時(shí)所處的空間位置的高度、經(jīng)度和緯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大小具體包括以下步驟將視頻信號(hào)中的靜止的像素區(qū)域作為背景區(qū)，運(yùn)動(dòng)的像素區(qū)域作為前景區(qū)； 用矩形框標(biāo)示出前景區(qū)；將相鄰幀或連續(xù)幾幀圖像中的最相似的矩形框判定為同一目標(biāo)； 將最相似的矩形框距離圖像中心點(diǎn)的位置確認(rèn)為目標(biāo)的位置，最相似矩形框的大小為目標(biāo)的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)具體包括以下步驟根據(jù)無人飛行器的高度、機(jī)載攝像機(jī)的可視角度和機(jī)載攝像機(jī)的安裝角度，計(jì)算攝像機(jī)視角在地面的實(shí)際寬度和實(shí)際高度；根據(jù)目標(biāo)在圖像中的位置變化值以及圖像的像素值，計(jì)算無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述根據(jù)無人飛行器的高度、機(jī)載攝像機(jī)的可視角度和機(jī)載攝像機(jī)的安裝角度，計(jì)算攝像機(jī)視角在地面的實(shí)際寬度和實(shí)際高度具體為攝像機(jī)視角在地面的實(shí)際高度 ，H sm θχr為·. h=. a，. ,二、,其中力力入飛白勺冑s j力豐幾罾·像豐幾白勺鄉(xiāng)從@可w 角度，為機(jī)載攝像機(jī)的安裝角度； 攝像機(jī)視角的實(shí)際寬度為L(zhǎng) _—_^，其中為攝像機(jī)的橫向可視角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述根據(jù)目標(biāo)在圖像中的位置變化值以及圖像的像素值，計(jì)算無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)具體為 無人飛行器的橫向移動(dòng)距離s為\ =Tjl,其中Δχ為目標(biāo)位置在圖像中的橫向變化值I為圖像的寬度；無人飛行器的縱向移動(dòng)距離P為S7 = ^11,其中Ay為目標(biāo)位置在圖像中的縱
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，所述對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大小的步驟與所述根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)的步驟之間，還進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)分析得到的目標(biāo)的大小，判斷所述目標(biāo)的大小是否超出設(shè)定的范圍；若是，則調(diào)整飛行器到預(yù)設(shè)高度處，返回執(zhí)行所述懸停獲取無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)的步驟；若否，則繼續(xù)執(zhí)行所述根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人飛行器的智能追蹤控制方法，其特征在于，還進(jìn)一步包括以下步驟記錄無人飛行器的位置，將位置轉(zhuǎn)化為飛行路線信號(hào)；記錄目標(biāo)的視頻信號(hào)；將無人飛行器的位置、飛行路線信號(hào)和目標(biāo)的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)鏈接。
9.一種無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，包括攝像機(jī)、GPS、無線通訊模塊、視頻分析模塊、控制模塊和執(zhí)行模塊；所述攝像機(jī)，安裝在無人飛行器上，用于當(dāng)無人飛行器懸停時(shí)，獲取目標(biāo)的視頻信號(hào)；所述GPS，安裝在無人飛行器上，用于當(dāng)無人飛行器懸停時(shí)，獲取無人飛行器的位置；所述無線通訊模塊，用于將無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)傳輸?shù)降孛娴乃鲆曨l分析模塊，將所述控制模塊計(jì)算得到的無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰣?zhí)行模塊；所述視頻分析模塊，設(shè)置在地面基站，用于對(duì)目標(biāo)的視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大??；所述控制模塊，設(shè)置在地面基站，用于根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)；所述執(zhí)行模塊，安裝在無人飛行器上，用于根據(jù)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整無人飛行器的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括一算術(shù)邏輯單元，所述算術(shù)邏輯單元為算術(shù)邏輯電路、軟件或算術(shù)邏輯電路與軟件的結(jié)合，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)的計(jì)算和目標(biāo)的大小是否超出設(shè)定的范圍的判定。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲(chǔ)器和顯示器，存儲(chǔ)器接收并存儲(chǔ)分別從所述無線通訊模塊、所述視頻分析模塊和所述控制模塊輸出的數(shù)據(jù)；顯示器與存儲(chǔ)器相連接，用于調(diào)取和顯示存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無人飛行器的智能追蹤控制方法，包括以下步驟懸停獲取無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)；通過無線通訊將無人飛行器的位置和目標(biāo)的視頻信號(hào)傳輸?shù)降孛娴囊曨l分析模塊；對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分析得到目標(biāo)的位置和大小；根據(jù)目標(biāo)的位置，計(jì)算得到無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)；根據(jù)無人飛行器的位置調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整無人飛行器的位置。本發(fā)明還公開了一種無人飛行器的智能追蹤控制系統(tǒng)，包括攝像機(jī)、GPS、無線通訊模塊、視頻分析模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊。本發(fā)明的無人飛行器的智能追蹤控制方法及系統(tǒng)，使無人飛行器能自動(dòng)完成追蹤目標(biāo)的任務(wù)，提高了無人飛行器跟蹤目標(biāo)的精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的高精度跟蹤。
文檔編號(hào)G05D1/12GK102156481SQ20111002567
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者劉威, 張叢喆, 謝佳亮 申請(qǐng)人:廣州嘉崎智能科技有限公司