專利名稱：在無人直升機(jī)平臺跟蹤地標(biāo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種地標(biāo)跟蹤的方法，特別涉及到利用顏色信息在無人直升機(jī)平臺 跟蹤地標(biāo)的方法。技術(shù)背景
利用圖像傳感器獲得視頻序列并跟蹤指定目標(biāo)是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重點(diǎn)、難點(diǎn)， 在視頻監(jiān)控、視覺導(dǎo)航、醫(yī)療設(shè)施等軍用、民用領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用前景。無人直升機(jī) 具有可垂直起降、飛行姿態(tài)多樣、飛行動作靈活等特點(diǎn)，使得其在軍用、民用領(lǐng)域具有廣闊 的應(yīng)用前景。近年來，隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展以及高性能圖像傳感器的出現(xiàn)，基于無人 直升機(jī)平臺的視覺導(dǎo)航、目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤等逐漸成為熱點(diǎn)。
微小型無人直升機(jī)從起飛的那一刻起，直到降落都處于不停地運(yùn)動狀態(tài)。因此，機(jī) 載的飛控計(jì)算機(jī)、拍攝設(shè)備也隨著直升機(jī)這個(gè)運(yùn)動載體不斷運(yùn)動，這與如今的多數(shù)的基于 固定攝像機(jī)的目標(biāo)跟蹤場景是不同的。在攝像機(jī)是固定的情況下，所拍視頻序列中的背景 部分是不變的。而在這種運(yùn)動的拍攝平臺情況下，進(jìn)入攝像機(jī)視野的景物是不斷變化的，反 映到所拍攝的圖像中，會發(fā)現(xiàn)背景也處于不斷變化之中。而由于背景的變化，便有可能出現(xiàn) 與所跟蹤目標(biāo)類似的威脅目標(biāo)，造成跟蹤的失敗。由于是室外飛行，攝像機(jī)視角的改變以及 光照變化，都會造成目標(biāo)在圖像平面的亮度發(fā)生變化；其次，直升機(jī)姿態(tài)的改變以及攝像機(jī) 視角的改變有可能使目標(biāo)在圖像平面發(fā)生一定的形變。
卡爾曼濾波是線性最優(yōu)估計(jì)方法，不能用于處理非線性、非高斯的情況，限制了其 在視頻序列目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。均值漂移是一種局部尋優(yōu)的方法，該方法執(zhí)行效率高，但容 易陷入局部極值。粒子濾波方法在目標(biāo)跟蹤中應(yīng)用較為廣泛，該方法是根據(jù)蒙特卡羅模擬 獲得一組加權(quán)隨機(jī)樣本，當(dāng)樣本數(shù)目足夠多時(shí)，可以近似表示狀態(tài)的后驗(yàn)概率密度，從而得 到狀態(tài)估計(jì)值，但是該方法跟蹤效率較低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對無人直升機(jī)平臺不斷運(yùn)動和工作于室外環(huán)境的問題，提供了 一種在無人直升機(jī)平臺跟蹤地標(biāo)的方法，該方法低開銷、快速、高效。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種在無人直升機(jī)平臺跟蹤目標(biāo)的 方法，圖像傳感器獲取圖像信息，有所獲圖像信息跟蹤目標(biāo)；該方法包括以下步驟(1)機(jī)載圖像傳感器獲得一幀圖像；(2)執(zhí)行特征選擇過程對每種特征計(jì)算該特征對應(yīng)的對數(shù)似然比，獲得該特征對目 標(biāo)、背景的區(qū)分度，最后選擇區(qū)分度最好的特征。將該特征對應(yīng)的對數(shù)似然比反映射到當(dāng)前 幀中獲得似然圖像；(3)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程獲得傳播后的粒子{gWi!;(4)在似然圖像中，首先應(yīng)用均值漂移算法將獲得的粒子移向局部極值，獲得一組新的粒子
權(quán)利要求
1. 一種在在無人直升機(jī)平臺跟蹤地標(biāo)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)機(jī)載圖像傳感器獲得一幀圖像；(2)執(zhí)行特征選擇過程對每種特征計(jì)算該特征對應(yīng)的對數(shù)似然比，獲得該特征對目 標(biāo)、背景的區(qū)分度，最后選擇區(qū)分度最好的特征，將該特征對應(yīng)的對數(shù)似然比反映射到當(dāng)前 幀中獲得似然圖像；(3)可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程獲得傳播后的粒子(4,1/At^其中4表示第i個(gè)粒子在像平面的坐標(biāo)，N表示粒子個(gè)數(shù)；(4)在似然圖像中，首先可以應(yīng)用均值漂移法將獲得的粒子移向局部極值，獲得一組新的粒子己，然后同樣應(yīng)用均值漂移法將上一幀獲得的目標(biāo)位置i移向其局部模 式，獲得候選目標(biāo)位置4 ；(5)對由均值漂移所獲得所有粒子進(jìn)行高斯采樣獲得新的粒子集, 4和《構(gòu)成新的粒子集(41/2Α03 ；(6)計(jì)算粒子的權(quán)重；(7)從粒子集沫，甸)二中重采樣獲得一組新的粒子OilZAOfl； (8)如果MlZ(g),那么目標(biāo)位置巧=% ；否則，歸一化使2^坷=1,從而估計(jì) 目標(biāo)的坐標(biāo)& = ,其中表示權(quán)重閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了在無人直升機(jī)平臺利用圖像傳感器跟蹤地標(biāo)的方法，在該方法中，采用自適應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，在跟蹤過程中利用R、G、B值的線性組合作為候選特征集，對每一種特征分別計(jì)算目標(biāo)和背景區(qū)域的顏色直方圖分布，獲得對數(shù)似然比，選擇區(qū)分度最好的特征計(jì)算似然圖像，通過兩種不同的途徑獲得兩組粒子，最后估計(jì)目標(biāo)位置；該方法提高了跟蹤的精度，對光照變化、直升機(jī)平臺的運(yùn)動造成的地標(biāo)在圖像平面的形變具有一定的魯棒性。
文檔編號G06T7/20GK102034245SQ20101059391
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者周超, 韓波 申請人:浙江大學(xué)