CN109814588A - 飞行器以及应用于飞行器的目标物追踪系统和方法 - Google Patents

飞行器以及应用于飞行器的目标物追踪系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种目标物追踪方法，应用于一飞行器中，该飞行器包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，所述目标物追踪方法包括：获取目标物的待追踪坐标位置；控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像；将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向；以及根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。

Description

飞行器以及应用于飞行器的目标物追踪系统和方法
技术领域
本发明涉及飞行器以及用于飞行器的目标物追踪系统及方法。
背景技术
无人机是一种以无线电遥控或者在自主、半自主程序控制下的不载人的飞行器，在航空拍摄、地质测量、线路巡检、应急救援等领域应用广泛。随着智能化技术发展，人们对无人飞行器的功能提出了更高的要求，如无人机能够自动跟踪被摄目标。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种应用于飞行器的目标物追踪系统及方法。
另，还有必要提供一种飞行器。
一种目标物追踪系统，应用于一飞行器中，该飞行器包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，所述目标物追踪系统包括：一获取模块，用于获取目标物的待追踪坐标位置；一飞行控制模块，用于控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；一图像处理模块；以及一云台控制模块；其中，该获取模块还用于在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像，所述图像处理模块用于将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向，所述云台控制模块用于根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
一种飞行器，包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，该飞行器还包括：一存储器，用于存储多条指令；以及一控制芯片，用于加载所述指令以执行如下步骤：获取目标物的待追踪坐标位置；控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像；将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向；以及根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
一种目标物追踪方法，应用于一飞行器中，该飞行器包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，所述目标物追踪方法包括：获取目标物的待追踪坐标位置；控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像；将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向；以及根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
本发明先采用在远端时通过飞行器和目标物之间的坐标位置控制所述飞行器到达所述目标物，从而进行定位，然后采用在近端时通过不同时间点拍摄的图像的比对控制云台系统转动，从而使摄像机一直锁定所述目标物以达到自动追踪的目的，上述过程精度较高且简单可行，利于飞行器机载系统集成。
附图说明
图1为本发明一较佳实施方式中的飞行器的结构示意图。
图2为图1所示的飞行器的模块架构图。
图3为本发明一较佳实施方式中的目标物追踪方法的流程图。
符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1示意出本发明一较佳实施方式中的一种飞行器1。在本实施方式中，所述飞行器1为四旋翼飞行器，即包括一机架11、四个旋翼12以及四个分别用于驱动所述旋翼12转动的驱动马达120。所述机架11设有四个悬臂110，所述四个悬臂110对称分布在所述机架11的前后、左右四个方向。所述四个旋翼12与四个驱动马达120分别连接于所述四个悬臂110的末端，从而使所述飞行器1可实现悬停、加速、翻转等动作。
所述飞行器1还包括一定位器13、一摄像机14以及一云台系统15。所述定位器13可安装于所述机架11或者所述云台系统15，用于侦测所述飞行器1的坐标位置(以下称为：原始坐标位置)。所述云台系统15安装于所述机架11下方。所述摄像机14固定于所述云台系统15，用于对处于拍摄范围内的待追踪的目标物2进行图像拍摄。所述云台系统15用于驱动所述摄像机14转动，从而调整所述摄像机14的拍摄范围。
请一并参照图2，所述目标物2同样携带一定位器21，用于侦测所述目标物2的坐标位置(以下称为：待追踪坐标位置)。在本实施方式中，所述飞行器1的定位器13和所述目标物2的定位器21均为GPS定位器，即，所述原始坐标位置和所述待追踪坐标位置均为GPS坐标。在其它实施方式中，所述飞行器1的定位器13和所述目标物2的定位器21还可以是其它卫星定位系统的定位器。
所述飞行器1还包括一存储器16和一控制芯片17。所述存储器16用于存储一目标物追踪系统100。所述目标物追踪系统100包括一个或多个由程序代码组成的程序模块。所述控制芯片17用于加载并执行所述目标物追踪系统100的各个程序模块，从而锁定所述目标物2并对所述目标物2进行追踪拍摄。
所述目标物追踪系统100包括一获取模块101、一计算模块102、一飞行控制模块103、一图像处理模块104以及一云台控制模块105。以下将结合图3说明各程序模块的具体功能。
参阅图3所示，本发明一较佳实施方式提供一种目标物追踪方法，包括：
步骤S31，所述获取模块101从所述定位器13获取所述飞行器1的原始坐标位置，并获取所述目标物2的待追踪坐标位置。
在本实施方式中，所述定位器21可以是具有定位功能与无线通信功能的移动终端(例如智能手机或平板电脑)，可将所述定位器21所侦测的待追踪坐标位置发送至所述飞行器1。此时，所述飞行器1可进一步包括一无线通信单元18(如蓝牙通信单元或WiFi通信单元)，用于与该定位器21进行数据交互。
在另一实施方式中，所述飞行器1也可带有一操作界面(如触控屏，图未示)以供用户向所述飞行器1输入所述待追踪坐标位置。
步骤S32，所述计算模块102根据所述原始坐标位置以及待追踪坐标位置计算所述飞行器1与所述目标物2之间的坐标差。
步骤S33，所述飞行控制模块103根据所述坐标差控制所述旋翼12转动，以使所述飞行器1朝向所述目标物2的待追踪坐标位置飞行。
步骤S34，所述获取模块101在所述飞行器1到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机14获取在当前时间点所拍摄的所述目标物2的图像。
在本实施方式中，所述云台控制模块105在所述飞行器1朝向所述待追踪坐标位置飞行过程中或到达所述待追踪坐标位置时，控制所述云台系统15相应转动，从而使所述摄像机14对准所述目标物2并实时或周期性地对处于拍摄范围内的待追踪的目标物2进行图像拍摄。
步骤S35，所述图像处理模块104根据所述图像判断所述目标物2是否为人，若是，则进行步骤S36；否则，则流程结束。
在本实施方式中，所述图像处理模块104对通过人脸识别算法判断所述图像是否存在人脸区域，若是，则判断所述目标物2为人。在其它实施方式中，所述目标物2可以是其他物件，例如车辆、动物等等。所述图像处理模块104可根据预存在所述存储器16的外观特征来辩识所述目标物2并判断所述目标物2在所述图像中的位置。
步骤S36，所述图像处理模块104根据所述图像判断所述目标物2是否处于所述摄像机14的拍摄范围的边缘，若是，则进行步骤S40；否则，则进行步骤S37。
步骤S37，所述获取模块101继续从所述摄像机14获取在当前时间点所拍摄的所述目标物2的图像。
步骤S38，所述图像处理模块104将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物2的移动方向。
在本实施方式中，所述图像处理模块104在每一图像中识别出人脸区域，在所述人脸区域中确定一参考位置，当所述至少两个图像的参考位置发生移动且移动量超过一预设阈值时，表明所述目标物2发生移动，并根据所述参考位置的移动方向判断所述目标物2的移动方向。
更具体的，所述图像处理模块104采用人眼识别算法在所述人脸区域中检测出两眼位置，然后确定所述两眼位置的中轴线，然后以所述中轴线作为所述参考位置。
可以理解，在所述参考位置之间的移动量不超过该预设阈值时，所述目标物2并未发生移动，所述飞行器1并不需要调整所述摄像机14的拍摄范围。
步骤S39，所述云台控制模块105根据所述目标物2的移动方向控制所述云台系统15相应转动以调整所述摄像机14的拍摄范围，从而使所述摄像机14始终对准所述目标物2，达到目标物追踪的目的。此时，重复步骤S36。
步骤S40，所述飞行控制模块103控制所述旋翼12转动，使所述飞行器1朝向所述目标物2飞行，以将所述目标物2移动到所述摄像机14的拍摄范围的中心。此时，重复步骤S36。
本发明先采用在远端时通过飞行器1和目标物2之间的坐标位置控制所述飞行器1到达所述目标物2，从而进行定位，然后采用在近端时通过不同时间点拍摄的图像的比对控制云台系统15转动，从而使摄像机14一直锁定所述目标物2以达到自动追踪的目的，上述过程精度较高且简单可行，利于飞行器机载系统集成。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种目标物追踪系统，应用于一飞行器中，该飞行器包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，所述目标物追踪系统包括：
一获取模块，用于获取目标物的待追踪坐标位置；
一飞行控制模块，用于控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；
一图像处理模块；以及
一云台控制模块；
其中，该获取模块还用于在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像，所述图像处理模块用于将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向，所述云台控制模块用于根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
2.如权利要求1所述的目标物追踪系统，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述飞行器的原始坐标位置，所述目标物追踪系统还包括一计算模块，所述计算模块用于根据所述原始坐标位置以及待追踪坐标位置计算所述飞行器与所述目标物之间的坐标差，所述飞行控制模块用于根据所述坐标差控制所述飞行器朝向待追踪坐标位置飞行。
3.如权利要求1所述的目标物追踪系统，其特征在于，所述图像处理模块还用于在判断所述目标物的移动方向之前，根据预存的外观特征来辩识所述目标物并判断所述目标物在所述图像中的位置。
4.如权利要求3所述的目标物追踪系统，其特征在于，所述图像处理模块还进一步根据所述图像判断所述目标物是否处于所述摄像机的拍摄范围的边缘，并在判断所述目标物不处于所述摄像机的拍摄范围的边缘时再去判断所述目标物的移动方向。
5.如权利要求4所述的目标物追踪系统，其特征在于，所述飞行控制模块在所述图像处理模块判断所述目标物处于所述摄像机的拍摄范围的边缘时，控制所述飞行器朝向所述目标物飞行，以将所述目标物移动到所述摄像机的拍摄范围的中心。
6.一种飞行器，包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，其特征在于，该飞行器还包括：
一存储器，用于存储多条指令；以及
一控制芯片，用于加载所述指令以执行如下步骤：
获取目标物的待追踪坐标位置；
控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；
在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像；
将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向；以及
根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
7.如权利要求6所述的飞行器，其特征在于，还包括一定位器，所述定位器用于侦测所述飞行器的原始坐标位置，步骤“控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行”进一步包括：
从所述定位器获取所述飞行器的原始坐标位置；
根据所述原始坐标位置以及待追踪坐标位置计算所述飞行器与所述目标物之间的坐标差；以及
根据所述坐标差控制所述飞行器朝向待追踪坐标位置飞行。
8.如权利要求6所述的飞行器，其特征在于，步骤“将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向”之前还包括：
根据预存的外观特征来辩识所述目标物并判断所述目标物在所述图像中的位置。
9.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，步骤“根据所述图像判断所述目标物是否为人”之后还包括：
根据所述图像判断所述目标物是否处于所述摄像机的拍摄范围的边缘；
其中，在判断所述目标物不处于所述摄像机的拍摄范围的边缘时再判断所述目标物的移动方向。
10.如权利要求9所述的飞行器，其特征在于，还包括：
在判断所述目标物处于所述摄像机的拍摄范围的边缘时，控制所述飞行器朝向所述目标物飞行，以将所述目标物移动到所述摄像机的拍摄范围的中心。
11.一种目标物追踪方法，应用于一飞行器中，该飞行器包括一摄像机以及用于固定该摄像机的一云台系统，所述目标物追踪方法包括：
获取目标物的待追踪坐标位置；
控制所述飞行器朝向所述待追踪坐标位置飞行；
在所述飞行器到达所述待追踪坐标位置时，从所述摄像机获取所述目标物的图像；
将连续时间点所拍摄的至少两个图像进行比对以判断所述目标物的移动方向；以及
根据所述移动方向控制所述云台系统相应转动以使所述摄像机始终对准所述目标物。
12.如权利要求11所述的目标物追踪方法，其特征在于，还包括：
根据所述图像判断所述目标物是否处于所述摄像机的拍摄范围的边缘；以及
在判断所述目标物处于所述摄像机的拍摄范围的边缘时，控制所述飞行器朝向所述目标物飞行，以将所述目标物移动到所述摄像机的拍摄范围的中心。
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