[发明专利]一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法

权利要求书

1.一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于，包括：

步骤S1，运用深度相机获得飞行物体画面的深度图像，根据所述深度图像进行基于pcl点云库的点云三维处理，运用直通滤波和欧式聚类算法提取出该飞行物体，计算飞行物体的质点在世界坐标系下的三维坐标，并保存其三维坐标和节点；

步骤S2，将飞行物体投射到三维空间中，仅考虑重力的影响，其运动轨迹为抛物线方程，引入坐标变换，将抛物线变换成xoy平面进行二元方程计算，根据每一帧进行步骤S1获得的三维坐标数据求解中抛物线的参数方程，获得飞行物体的运动轨迹。

2.根据权利要求书1所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：所述步骤S1包括：

步骤S11，将深度相机放置合适的拍摄位置；

步骤S12，开始获取从深度相机中每一帧的深度图像，用于进行后续的处理；

步骤S13，使用pcl点云库中的直通滤波，在三个维度上提取飞行物体范围内的区域，去除掉多余的外部区域，减少外界影响；

步骤S14，使用pcl点云库中的欧式聚类算法，先创建欧式聚类对象，设置好各个参数，进行欧式聚类滤波后，获得每一个聚类；通过对提取后的每个聚类进行条件筛选，筛选出最符合的飞行物体尺寸的唯一的聚类；如果在此过程并未能筛选出符合飞行物体尺寸的聚类，则判定为范围没出现该飞行物体，返回步骤S12继续；

步骤S15，若步骤S14中成功划分出飞行物体聚类，则开始计算该聚类的三维空间中的质点，并提取其质点的三维坐标(x_n，y_n，z_n)；

步骤S16，将步骤S15中质心的三维坐标(x_n，y_n，z_n)和该帧下的节点n保存进数组或动态链表中。

3.根据权利要求书1所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：所述步骤S2包括：

步骤S21，假设飞行物体始终在某一与y轴平行的平面下运动，定义θ为平面z＝z₁与抛物线所在平面之间的角度；

步骤S22，将每个点沿着y＝y₁轴旋转θ，经过简单的计算可得每个点变换为(x′_n+x₁，y_n，z₁)，其中

步骤S23，定义经过变换后投影在z＝z₁平面下的抛物线方程含x和y的二元方程，为Y＝aX²+bX+c；然后使用最小二乘法进行曲线拟合，求解出更优的抛物线方程；

步骤S24，判断飞行物体运动是否结束，若结束则进行步骤S25，否则继续获取从深度相机中每一帧的深度图像，用于进行后续的处理；

步骤S25，将抛物线方程参数保存进文件中。

4.根据权利要求书3所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：所述步骤S21中，x_n、z_n是最新一帧或最后一帧的x和z坐标，x₁、z₁是是第一帧的x和z坐标。

5.根据权利要求书2所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：步骤S11中，所述将深度相机放置合适的拍摄位置具体指将所述深度相机放置在能拍到飞行物体整个飞行轨迹的位置并与地面垂直，从而保证相机坐标系的y轴会与飞行物体抛物线所在平面平行。

6.根据权利要求书1所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：所述深度相机包括基于结构光或tof的深度相机和双目相机。

7.根据权利要求书2所述的一种基于深度相机的捕捉飞行物体的方法，其特征在于：所述步骤S12中，所述从深度相机获取的深度图像是能用于pcl点云库处理的点云图像。