CN107054654A - 一种无人机目标跟踪系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机目标跟踪系统，包括无人机本体、地面站和追踪车辆，无人机本体下端设有云台和红外摄像机，无人机本体内设有飞控模块、目标追踪模块、GPS定位模块、图像采集模块、图像处理模块和机载通信模块，地面站内设有地面通信模块、地面控制模块、显示模块、储存模块、图像清晰模块，追踪车辆上设有车辆通信模块、显示模块，图像采集模块、图像处理模块和机载通信模块依次电性连接，图像清晰模块与储存模块和显示模块电性连接，车辆通信模块与显示模块电性连接。本发明的技术方案，用较低的成本，代替了曾经用大量能源与人力才能完成的任务，提高了工作效率和隐蔽性，更加地智能与方便。

Description

一种无人机目标跟踪系统及方法
技术领域
本发明涉及无人机跟踪领域，特别涉及一种无人机目标跟踪系统及方法。
背景技术
近年来，随着电子信息技术的发展，无人机广泛应用于电力、海事、林业、测绘等领域，利用无人机进行空中侦查和目标跟踪追捕具有广阔的应用前景。无人机由于起飞速度快、目标小、定位精确、环境适应性强，已代替了传统的直升机进行空中支援侦查机。而目前利用无人机进行目标跟踪和追捕大多是通过在无人机上搭载摄像机来对目标进行摄像，这种方法要求目标物体比较清楚，尤其恶劣天气或黑夜中使用有一定的局限性。又由于发明专利CN201610834783.2公布了一种meanshift目标跟踪方法，MeanShift是个迭代的算法，每次迭代会往概率密度大的方向移动，适用于概率密度图上，不能用于其他图像的处理.
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无人机目标跟踪系统及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种无人机目标跟踪系统，包括无人机本体、地面站和追踪车辆，所述无人机本体下端设有云台，所述云台下设有红外摄像机，所述无人机本体内设有飞控模块、目标追踪模块、GPS定位模块、图像采集模块、图像处理模块和机载通信模块，所述地面站内设有地面通信模块、地面控制模块、显示模块、储存模块、图像清晰模块，所述追踪车辆上设有车辆通信模块、显示模块，所述飞控模块分别和云台、红外摄像机电性连接，所述红外摄像机分别与目标追踪模块、图像采集模块电性连接，所述图像采集模块、图像处理模块和机载通信模块依次电性连接，所述GPS定位模块与图像处理模块电性连接，所述地面通信模块分别与机载通信模块和车辆通信模块无线连通，所述地面通信模块与地面控制模块、图像清晰模块电性连接，所述图像清晰模块与储存模块和显示模块电性连接，所述车辆通信模块与显示模块电性连接。
优选的，所述显示模块采用液晶显示器。
优选的，所述包含以下步骤：
步骤1，地面控制模块通过地面通信模块和机载通信模块发送摄像指令给目标追踪模块；
步骤2，目标追踪模块将信息传递给飞控模块，飞控模块通过云台来控制红外摄像机拍摄的方向和角度，通过图像采集模块从而进行图像采集；
步骤3，采用稀疏特征集光流的方法，来跟踪被选中的物体，红外摄像机对目标物体进行连续拍照，连续截取4张目标图像，红外摄像机采集到图像后将图像传递给图像处理模块进行处理，在拍摄的图中，有一个绿色框，代表被标定的对象，会随着目标移动，绿框在移动的时候会将绿框在图像中的位置返回给飞控，飞控控制云台旋转，使得绿框在图像的正中央；
步骤4，图像处理模块对图像进行去噪增强，并通过GPS定位模块对图片进行水印定位；
步骤5，机载通信模块将处理后的图像传递给地面通信模块，地面控制模块将图像通过图像清晰模块进行清晰度处理，并储存到储存模块里；
步骤6，地面控制模块控制显示模块实时显示处理后的图像，并根据定位数据在显示模块上定位出被追踪者的实时定位；
步骤7，地面控制模块通过地面通信模块将处理后的图像和定位信息传递给车辆通信模块，并在追踪车辆的显示模块上显示出来。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明提供了一种无人机目标跟踪系统及方法，地面控制模块通过地面通信模块将待追踪对象的特征传递给无人机本体内的目标追踪模块，在接收到信息后，通过云台控制红外摄像机的转动和调整，采用稀疏特征集光流的方法，来跟踪被选中的物体，红外摄像机对目标物体进行连续拍照，连续截取4张目标图像，红外摄像机采集到图像后将图像传递给图像处理模块进行处理，在拍摄的图中，有一个绿色框，代表被标定的对象，会随着目标移动，绿框在移动的时候会将绿框在图像中的位置返回给飞控，飞控控制云台旋转，使得绿框在图像的正中央，在图像处理模块处理的过程中，GPS定位模块给拍摄的照片进行定位，方便传输到地面站时进行实时定位，当拍摄的图片传递给地面站后，先通过图像清晰模块对图片进行清晰化处理，之后图片存储在储存模块内，并在显示模块里面显示出来，方便地面站进行指挥，之后从地面站再传递给追踪车辆，将待追踪者的照片和位置信息传递给追踪车辆上的显示模块上，本发明通过无人机与目标追踪是人机交互配合的应用，用较低的成本，代替了曾经用大量能源与人力才能完成的任务，提高了工作效率和隐蔽性，更加地智能与方便。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
其中，1-无人机本体，2-地面站，3-追踪车辆，4-云台，5-红外摄像机，6-飞控模块，7-目标追踪模块，8-GPS定位模块，9-图像采集模块，10-图像处理模块，11-机载通信模块，12-地面通信模块，13-地面控制模块，14-显示模块，15-储存模块，16-图像清晰模块，17-车辆通信模块。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1出示本发明的具体实施方式：一种无人机目标跟踪系统，包括无人机本体1、地面站2和追踪车辆3，所述无人机本体1下端设有云台4，所述云台4下设有红外摄像机5，所述无人机本体1内设有飞控模块6、目标追踪模块7、GPS定位模块8、图像采集模块9、图像处理模块10和机载通信模块11，所述地面站2内设有地面通信模块12、地面控制模块13、显示模块14、储存模块15、图像清晰模块16，所述追踪车辆3上设有车辆通信模块17、显示模块14，所述飞控模块6分别和云台4、红外摄像机5电性连接，所述红外摄像机5分别与目标追踪模块7、图像采集模块9电性连接，所述图像采集模块9、图像处理模块10和机载通信模块11依次电性连接，所述GPS定位模块8与图像处理模块10电性连接，所述地面通信模块12分别与机载通信模块11和车辆通信模块17无线连通，所述地面通信模块12与地面控制模块13、图像清晰模块16电性连接，所述图像清晰模块16与储存模块15和显示模块14电性连接，所述车辆通信模块17与显示模块14电性连接。
本实施例中，所述显示模块14采用液晶显示器。
本实施例中，所述包含以下步骤：
步骤1，地面控制模块13通过地面通信模块12和机载通信模块11发送摄像指令给目标追踪模块7；
步骤2，目标追踪模块7将信息传递给飞控模块6，飞控模块6通过云台4来控制红外摄像机5拍摄的方向和角度，通过图像采集模块9从而进行图像采集；
步骤3，采用稀疏特征集光流的方法，来跟踪被选中的物体，红外摄像机5对目标物体进行连续拍照，连续截取4张目标图像，红外摄像机5采集到图像后将图像传递给图像处理模块10进行处理，在拍摄的图中，有一个绿色框，代表被标定的对象，会随着目标移动，绿框在移动的时候会将绿框在图像中的位置返回给飞控，飞控控制云台4旋转，使得绿框在图像的正中央；
步骤4，图像处理模块10对图像进行去噪增强，并通过GPS定位模块8对图片进行水印定位；
步骤5，机载通信模块11将处理后的图像传递给地面通信模块12，地面控制模块13将图像通过图像清晰模块16进行清晰度处理，并储存到储存模块15里；
步骤6，地面控制模块13控制显示模块14实时显示处理后的图像，并根据定位数据在显示模块14上定位出被追踪者的实时定位；
步骤7，地面控制模块13通过地面通信模块12将处理后的图像和定位信息传递给车辆通信模块17，并在追踪车辆3的显示模块14上显示出来。
基于上述：本发明结构的一种无人机目标跟踪系统及方法，地面控制模块13通过地面通信模块12将待追踪对象的特征传递给无人机本体1内的目标追踪模块7，在接收到信息后，通过云台4控制红外摄像机5的转动和调整，采用稀疏特征集光流的方法，来跟踪被选中的物体，红外摄像机5对目标物体进行连续拍照，连续截取4张目标图像，红外摄像机5采集到图像后将图像传递给图像处理模块10进行处理，在拍摄的图中，有一个绿色框，代表被标定的对象，会随着目标移动，绿框在移动的时候会将绿框在图像中的位置返回给飞控，飞控控制云台4旋转，使得绿框在图像的正中央，在图像处理模块10处理的过程中，GPS定位模块8给拍摄的照片进行定位，方便传输到地面站2时进行实时定位，当拍摄的图片传递给地面站2后，先通过图像清晰模块16对图片进行清晰化处理，之后图片存储在储存模块15内，并在显示模块14里面显示出来，方便地面站2进行指挥，之后从地面站2再传递给追踪车辆3，将待追踪者的照片和位置信息传递给追踪车辆3上的显示模块14上，本发明通过无人机与目标追踪是人机交互配合的应用，用较低的成本，代替了曾经用大量能源与人力才能完成的任务，提高了工作效率和隐蔽性，更加地智能与方便。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种无人机目标跟踪系统，包括无人机本体(1)、地面站(2)和追踪车辆(3)，其特征在于：所述无人机本体(1)下端设有云台(4)，所述云台(4)下设有红外摄像机(5)，所述无人机本体(1)内设有飞控模块(6)、目标追踪模块(7)、GPS定位模块(8)、图像采集模块(9)、图像处理模块(10)和机载通信模块(11)，所述地面站(2)内设有地面通信模块(12)、地面控制模块(13)、显示模块(14)、储存模块(15)、图像清晰模块(16)，所述追踪车辆(3)上设有车辆通信模块(17)、显示模块(14)，所述飞控模块(6)分别和云台(4)、红外摄像机(5)电性连接，所述红外摄像机(5)分别与目标追踪模块(7)、图像采集模块(9)电性连接，所述图像采集模块(9)、图像处理模块(10)和机载通信模块(11)依次电性连接，所述GPS定位模块(8)与图像处理模块(10)电性连接，所述地面通信模块(12)分别与机载通信模块(11)和车辆通信模块(17)无线连通，所述地面通信模块(12)与地面控制模块(13)、图像清晰模块(16)电性连接，所述图像清晰模块(16)与储存模块(15)和显示模块(14)电性连接，所述车辆通信模块(17)与显示模块(14)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机目标跟踪系统，其特征在于：所述显示模块(14)采用液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的一种无人机目标跟踪系统的方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1，地面控制模块(13)通过地面通信模块(12)和机载通信模块(11)发送摄像指令给目标追踪模块(7)；
步骤(2)，目标追踪模块(7)将信息传递给飞控模块(6)，飞控模块(6)通过云台(4)来控制红外摄像机(5)拍摄的方向和角度，通过图像采集模块(9)从而进行图像采集；
步骤(3)，采用稀疏特征集光流的方法，来跟踪被选中的物体，红外摄像机(5)对目标物体进行连续拍照，连续截取(4)张目标图像，红外摄像机(5)采集到图像后将图像传递给图像处理模块(10)进行处理，在拍摄的图中，有一个绿色框，代表被标定的对象，会随着目标移动，绿框在移动的时候会将绿框在图像中的位置返回给飞控，飞控控制云台(4)旋转，使得绿框在图像的正中央；
步骤(4)，图像处理模块(10)对图像进行去噪增强，并通过GPS定位模块(8)对图片进行水印定位；
步骤(5)，机载通信模块(11)将处理后的图像传递给地面通信模块(12)，地面控制模块(13)将图像通过图像清晰模块(16)进行清晰度处理，并储存到储存模块(15)里；
步骤(6)，地面控制模块(13)控制显示模块(14)实时显示处理后的图像，并根据定位数据在显示模块(14)上定位出被追踪者的实时定位；
步骤(7)，地面控制模块(13)通过地面通信模块(12)将处理后的图像和定位信息传递给车辆通信模块(17)，并在追踪车辆(3)的显示模块(14)上显示出来。
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