旋翼无人机视觉跟踪系统

旋翼无人机图像采集应用

第40卷第1期

Vol.40No.1

红外与激光工程

InfraredandLaserEngineering

2011年1月Jan.2011

旋翼无人机视觉跟踪系统

范保杰

1，2

，朱琳琳

1，2

，崔书平

1，2

，李向军3，唐延东

1

（1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016；

2.中国科学院研究生院，北京100049；3.大连水产学院，辽宁大连116023）

摘

要：设计实现了一种基于PC104计算平台的旋翼无人机自动目标跟踪系统。该系统由机载视觉

子系统、地面站子系统、无线通信子系统3个部分组成，构建了完整的空地、人机交互环路。采用基于背景权重的MeanShift目标跟踪算法，能够有效减小复杂环境背景对目标跟踪的影响，可靠性高且算法复杂度低。在室内外环境下进行的实验测试结果表明：系统在目标跟踪过程中即使遇到相似目标干扰或大面积遮挡，仍能够准确地自动跟踪目标，利用目标在图像中的位置主动引导数字云台与其保持相同运动方向，使目标尽可能处于相机中心视场范围内，验证了系统的可靠性和实时性。关键词：旋翼无人机；中图分类号：TP391

视觉系统架构；文献标志码：A

MeanShift；目标跟踪

文章编号：1007-2276(2011)01-0149-04

VisualtrackingsystemofrotorcraftUAV

FanBaojie1，2,ZhuLinlin1,2,CuiShuping1,2,LiXiangjun3,TangYandong1

(1.StateKeyLaboratoryofRobotics,ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;

2.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;

3.DalianFisherUniversity,Dalian116023,China)

Abstract:BasedontheplatformofPC104,anautomatictargettrackingsystemoftherotorcraftunmannedaerialvehicle(UAV)wasdesignedandimplemented,whichincludedvisualairbornesubsystem,groundstationsubsystemandwirelesscommunicationsubsystem.Acompletesky-landandhuman-computerinteractionloopwereconstructed.MeanShifttrackingalgorithmbasedonthebackgroundweightcouldreducetheimpactofthecomplexbackgroundonthetrackedtargeteffectively.Thealgorithmwasrobustandwithmuchlowercomplexity.Targettrackingexperimentswerecarriedoutinindoorandoutdoorenvironmentsrespectively,andtheexperimentalresultsshowthatthevisualtrackingsystemcaneffectivelytrackthetargets,evenencounteringsimilargoalsorbeshadedwithlargescale.Inthesystem,locationsofthetrackedtargetintheimagescanguideactivelythedigitalPTZ,keepingthesamemovingtargetdirection,andmakethetargetinthecenterofthecamerafieldasmuchaspossible.Thereal-timeandreliabilityofthevisualtrackingsystemarealsoprovedbyexperiments.Keywords:rotorcraftUAV;

visualsystemarchitecture;

MeanShift;

targettracking

收稿日期：2010-04-21；修订日期：2010-05-29

基金项目：国家自然科学基金资助项目（60805046）

作者简介：范保杰（1983-），男，博士生，主要从事图像匹配、目标跟踪的研究。Email:fanbaojie@sia.cn

导师简介：唐延东（1962-），男，研究员，博士生导师，主要从事微分图像处理、复杂背景目标识别的研究。Email:ytang@sia.cn