[发明专利]基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，属于无人机目标跟踪领域。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制模块，激光测距模块，目标跟踪模块，无线传输模块、电源模块。飞行控制模块包括微控制器，气压计，三轴陀螺仪，加速度计，磁力计。激光测距模块能精确测量高度。目标跟踪模块包括图像处理嵌入式开发板、双摄像头。该发明采用无头模式飞行，通过双摄像头扩大了视觉范围，不仅可以保持四旋翼无人机对目标实时性一致跟踪运动，双摄像头可以检查目标是否丢失，使得目标丢失时搜索目标更加快捷方便。

技术领域

本发明属于目标跟踪领域，涉及飞行器领域，更为具体说，是一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统。

背景技术

小型无人机能够轻松完成多种不同的飞行方式，具有良好的飞行优势和广阔的飞行范围，从而可以方便地完成航拍、搜救、地形勘测、监控侦察等任务，在诸多领域有着越来越广泛的应用。安装了视觉传感器平台的小型无人机可以在低空飞行时对地面目标进行持续监视并获取高分辨率的视频图像，通过图像处理的方法进行自动化分析有助于实现军事侦查、交通流量监控、目标追踪等任务。因此小型无人机航拍视频图像中的目标检测、跟踪技术研究有着重要的理论及工程价值。由于小型无人机的运动特性，可以扩大对目标的追踪范围，同时可以主动的对目标采取多角度、多方位的追踪拍摄。小型无人机低空航拍视频图像中目标检测技术的相关研究，在军事领域以及民用领域如追踪监控、交通控制等方面，都具有重要的实用价值。跟踪技术可起到一种持续检测锁定目标的作用，因而同样具有很高的研究价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是。提供了一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统。可以实现自动对目标的跟踪，双摄像头可以检查目标是否丢失。

本发明实现目的而采用的技术方案为：

根据本发明提出的一种基于机器视觉的四旋翼无人机目标跟踪系统，包括飞行控制系统、激光测距模块、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、机臂、桨叶、遥控接收机、起落架、电机、PC上位机。所述机臂与机架固定连接，机臂对称放置四角。所述起落架与与机架固定连接。所述机臂与电机固定连接。所述电机与桨叶固定连接。

所述飞行控制模块包括微控制器、气压计、三轴陀螺仪、三轴加速度计、磁力计。

所述激光测距模块为超小体积LIDAR Lite V3激光测距仪模块。激光测距模块通过I2C总线接口与飞行控制系统相连。

所述目标跟踪系统包括摄像头模块、图像处理嵌入式开发板。所述摄像头模块包括摄像头1、摄像头2。

所述无线传输模块包括数据传输模块和图像传输模块。图像发送模块通过USB与图像处理嵌入式开发板连接，数据发送模块通过UART串口与飞行控制模块连接。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。

所述飞行控制模块与遥控接收机连接、电机与电调连接、电调与飞行控制模块连接。

所述电源模块包括锂电池和稳压模块，电源模块给电机、飞行控制模块、目标跟踪模块供电。

所述摄像头1和摄像头2均水平固定在起落架两个横杠上，摄像头1朝向前面，摄像头2朝向后面。摄像头模块通过USB与图像处理嵌入式开发板相连，图像处理嵌入式开发板通过USB转TTL方式与飞行控制系统相连。

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。