一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，尤其是一種無人機(jī)平臺(tái)、復(fù)雜背景下的汽車跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。
[0003]目前無人機(jī)已應(yīng)用在多種目標(biāo)跟蹤監(jiān)視的領(lǐng)域中。在追捕逃犯、拍攝電影等應(yīng)用中，基于無人機(jī)的車輛跟蹤具有重要的意義。然而在無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)下進(jìn)行車輛跟蹤還存在一些不足導(dǎo)致無人機(jī)跟蹤技術(shù)暫時(shí)還未大量應(yīng)用在車輛跟蹤領(lǐng)域中?，F(xiàn)有的車輛跟蹤主要是基于車牌號(hào)，但是在無人機(jī)的光學(xué)成像設(shè)備視場(chǎng)內(nèi)通常成像較小，分辨率不高，車牌識(shí)別幾乎不能使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，提供一種目標(biāo)車輛跟蹤方法。
[0005]本發(fā)明提供的基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛檢測(cè)及跟蹤方法，包括:
步驟1:接收無人機(jī)當(dāng)前拍攝到的視頻幀，人工查找視頻幀中是否含有目標(biāo)車輛，如含有則計(jì)算目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀中的位置坐標(biāo)，如不含有則重復(fù)步驟I;
步驟2:根據(jù)目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀的位置坐標(biāo)跟蹤目標(biāo)車輛在下一視頻幀中的位置；
步驟3:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置控制無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方向；
重復(fù)步驟1~3。
[0006]優(yōu)選地，步驟2中，使用光流法定位目標(biāo)車輛在下一視頻幀中的位置。
[0007]優(yōu)選地，所述步驟3進(jìn)一步包括:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在水平方向上靠近視頻幀的左邊沿還是右邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在水平方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移；根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近視頻幀的上邊沿還是下邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移。
[0008]進(jìn)一步還包括步驟4:當(dāng)在跟蹤過程中發(fā)生目標(biāo)車輛丟失時(shí)，利用卡爾曼濾波器根據(jù)丟失目標(biāo)車輛前拍攝到的視頻幀預(yù)測(cè)目標(biāo)車輛可能出現(xiàn)在后續(xù)視頻幀中的區(qū)域并在無人機(jī)后續(xù)拍攝到的視頻幀中將所述區(qū)域標(biāo)示出來。
[0009]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀中的位置預(yù)測(cè)目標(biāo)車輛接下來的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)預(yù)測(cè)位置調(diào)整無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)了車輛的無人機(jī)航拍跟蹤。當(dāng)在跟蹤目標(biāo)車輛的時(shí)候發(fā)生目標(biāo)丟失的情況時(shí)，本發(fā)明還利用卡爾曼濾波器預(yù)測(cè)目標(biāo)車輛在后續(xù)視頻幀中可能出現(xiàn)的區(qū)域，并在后續(xù)視頻中標(biāo)示該區(qū)域以便操作人員在視頻幀中快速找到目標(biāo)車輛，進(jìn)一步增加了目標(biāo)車輛跟蹤的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0010]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0012]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0013]本發(fā)明方法主要運(yùn)行于地面的無人機(jī)操作終端。
[0014]第一實(shí)施例
如圖1，本實(shí)施例包括以下步驟:
步驟1:接收無人機(jī)傳輸回來的當(dāng)前拍攝到的視頻幀，無人機(jī)操作人員在視頻幀中查找目標(biāo)車輛，如含有目標(biāo)車輛則計(jì)算目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀中的位置坐標(biāo)，如不含有則重復(fù)本步驟。本實(shí)施例采用的確定目標(biāo)車輛的位置坐標(biāo)的方法在于，先對(duì)圖像進(jìn)行二值化，提取目標(biāo)車輛的輪廓確定目標(biāo)車輛在視頻幀中位置，最后確定該區(qū)域的位置坐標(biāo)。
[0015]步驟2:根據(jù)目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀的位置坐標(biāo)跟蹤目標(biāo)車輛在下一視頻幀中的位置。本實(shí)施例中采用的是光流法進(jìn)行跟蹤。該方法利用圖像序列關(guān)于時(shí)間(t)與空間(X，y)的灰度變化來估計(jì)位置速度場(chǎng)。該方法優(yōu)點(diǎn)在于能夠檢測(cè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，不需要預(yù)先知道場(chǎng)景的信息，并可用于攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。
[0016]步驟3:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置控制無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方向，以使目標(biāo)車輛盡可能的位于無人機(jī)拍攝視野的中央位置，便于跟蹤拍攝。
[0017]重復(fù)步驟1~3，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)車輛的無人機(jī)持續(xù)跟蹤拍攝。
[0018]在其他實(shí)施例中，所述步驟3進(jìn)一步包括:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在水平方向上靠近視頻幀的左邊沿還是右邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在水平方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移；根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近視頻幀的上邊沿還是下邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移。
[0019]比如預(yù)測(cè)到目標(biāo)車輛靠近視頻幀的右上邊沿，則向無人機(jī)發(fā)出控制指令，控制其向右側(cè)偏移一定距離以及向上偏移一定距離。
[0020]第二實(shí)施例
本實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上還增加了步驟4，具體為當(dāng)在跟蹤過程中發(fā)生目標(biāo)車輛丟失時(shí)，利用卡爾曼濾波器根據(jù)丟失目標(biāo)車輛前拍攝到的視頻幀預(yù)測(cè)目標(biāo)車輛可能出現(xiàn)在后續(xù)視頻幀中的區(qū)域并在無人機(jī)后續(xù)拍攝到的視頻幀中將所述區(qū)域標(biāo)示出來，以便操作人員能夠優(yōu)選在標(biāo)示區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)車輛識(shí)別，快速找到目標(biāo)車輛。
[0021]利用卡爾曼濾波技術(shù)預(yù)測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡為現(xiàn)有技術(shù)，已廣泛用于通信，導(dǎo)航，制導(dǎo)與控制等多領(lǐng)域。
[0022]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法，其特征在于，包括: 步驟1:接收無人機(jī)當(dāng)前拍攝到的視頻幀，人工查找視頻幀中是否含有目標(biāo)車輛，如含有則計(jì)算目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀中的位置坐標(biāo)，如不含有則重新執(zhí)行步驟I; 步驟2:根據(jù)目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀的位置坐標(biāo)跟蹤目標(biāo)車輛在下一視頻幀中的位置； 步驟3:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻幀中位置控制無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方向； 重復(fù)步驟1~3。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法，其特征在于，步驟2中，使用光流法定位目標(biāo)車輛在下一視頻幀中的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法，其特征在于，所述步驟3進(jìn)一步包括:根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在水平方向上靠近視頻幀的左邊沿還是右邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在水平方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移；根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置判斷目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近視頻幀的上邊沿還是下邊沿，然后控制無人機(jī)向目標(biāo)車輛在豎直方向上靠近的那個(gè)邊沿偏移。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法，其特征在于，還包括步驟4:當(dāng)在跟蹤過程中發(fā)生目標(biāo)車輛丟失時(shí)，利用卡爾曼濾波器根據(jù)丟失目標(biāo)車輛前拍攝到的視頻幀預(yù)測(cè)目標(biāo)車輛可能出現(xiàn)在后續(xù)視頻幀中的區(qū)域并在無人機(jī)后續(xù)拍攝到的視頻幀中將所述區(qū)域標(biāo)示出來。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)動(dòng)平臺(tái)的車輛跟蹤方法，涉及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)要點(diǎn)包括：步驟1：接收無人機(jī)當(dāng)前拍攝到的視頻幀，人工查找視頻幀中是否含有目標(biāo)車輛，如含有則計(jì)算目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀中的位置坐標(biāo)，如不含有則重復(fù)步驟1；步驟2：根據(jù)目標(biāo)車輛在當(dāng)前視頻幀的位置坐標(biāo)，在后續(xù)幀中找到目標(biāo)車輛的最佳匹配位置，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤；步驟3：根據(jù)步驟2得到的目標(biāo)車輛在下一視頻中位置控制無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方向；重復(fù)步驟1~3。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號(hào)】CN104881650
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510284911
【發(fā)明人】周劍, 龍學(xué)軍, 陸宏偉, 徐一丹
【申請(qǐng)人】成都通甲優(yōu)博科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日