[发明专利]基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统

权利要求书

1.一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，包括飞行控制模块、激光测距模块（8）、目标跟踪模块、无线传输模块、电源模块，其特征在于还包括机架（1）、机臂（2）、桨叶（3）、遥控接收机（6）、起落架（9）、电机（15）、PC上位机，所述机臂（2）与机架（1）固定连接，机臂对称放置四角，所述起落架（9）与机架（1）固定连接，所述机臂（2）与电机（15）固定连接，所述电机（15）与桨叶（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，飞行控制模块（4）包括微控制器、气压计、三轴陀螺仪、三轴加速度计、磁力计。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，激光测距模块（8）为超小体积LIDAR Lite V3激光测距仪模块，激光测距模块（8）通过I2C总线接口与飞行控制系统相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，目标跟踪系统包括摄像头模块、图像处理嵌入式开发板（5），所述摄像头模块包括摄像头1（10）、摄像头2（11）。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，无线传输模块包括数据传输模块（12）和图像传输模块（13），图像发送模块（13）通过USB与图像处理嵌入式开发板（5）连接，数据发送模块（12）通过UART串口与飞行控制模块（4）连接，图像接收模块和数据接收模块位于地面并通过USB与PC上位机相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，飞行控制模块（4）与遥控接收机（6）连接、电机（15）与电调（7）连接、电调（7）与飞行控制模块（4）连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，电源模块包括锂电池（14）和稳压模块（16），电源模块给电机、飞行控制模块、目标跟踪模块供电。

8.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于，摄像头1（10）和摄像头2（11）均水平固定在起落架（9）两个横杠上，摄像头1（10）朝向前面，摄像头2（11）朝向后面，摄像头模块通过USB与图像处理嵌入式开发板（5）相连，图像处理嵌入式开发板（5）通过USB转TTL方式与飞行控制系统（4）相连。

9.一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，其特征在于：

具体实施中，飞行器采用四旋翼飞行器，通过激光测距模块进行定高和测距，摄像模块采用感光芯片OV2710摄像头模块，200万像素，镜头焦距3.6毫米，帧率为高速640*480@120fps，USB2.0接口确保高传输速率，摄像头1和摄像头2采集图像后通过USB传入嵌入式开发板进行图像处理， 图像处理是一项复杂的系统工程，处理的特点是信息量大、实时性强，第一摄像头或第二摄像头获得图像后，由于图像中含有噪声，因此首先进行预处理，滤掉噪声和其他的干扰等，对有用的信息加强，提高信号的信噪比，同时使原始图像变成有利于计算机特征提取的形式。图像经过预处理后就进行图像分割，图像分割主要是依据一定的阈值把待识别的图像目标从图像中分离出来，图像分割通常是目标识别算法中的一个重要环节，主要包括两个过程即阈值计算和目标分割，在整个识别系统中，图像分割既是基本技术又是关键技术之一，后续的所有算法都是在分割以后的图像处理的基础上进行的，目标图像分割后，要从得到的图像信息中提取能够反映目标本质的特征，即为特征提取，特征选择应根据目标识别及跟踪的需要，并应有可分性和相对的稳定性，且在保证识别精度与可靠性的要求下，尽量减少特征数目，当提取了特征值后，根据算法中选择的分类判别规则和判决函数对提取的特征进行分类，从而判别目标，当识别到要跟踪的目标后，采用适当的跟踪算法对其进行跟踪，该算法要同时考虑到跟踪的精度和速度。