[发明专利]电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法及系统

权利要求书

1.电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法，其特征是，包括：

对运动目标进行实时定位与追踪，获得当前帧运动目标的位置；

基于获取的当前帧运动目标位置，对无人机飞行进行控制，以使得无人机的飞行速度和方向根据目标移动情况自适应地调节，确保运动目标始终保持在无人机视野的中心；

基于目标追踪和目标检测算法相结合的方式，获得当前帧运动目标的位置；

目标追踪时，使用无人机拍摄的实时视频流进行建模，采用基于高斯核函数的核相关滤波进行目标追踪，得到待追踪运动目标在每一帧的坐标位置；

对无人机飞行进行控制时，采用启发式飞行策略：基于运动目标在当前帧的位置相对于前一帧偏移的距离，控制无人机运行速度，使无人机的速度和运动物体的速度保持一致；

对无人机飞行进行控制时，采用数据驱动的飞行策略：根据预先提取的无人机追踪目标位移序列，基于门控循环神经网络预测每一帧无人机的位移；

具体为：在各视频上进行追踪，在追踪的过程中，令用来模拟无人机的仿真窗口在视频的每一帧上进行随机移动，直到无法追踪到运动目标为止，通过多次随机移动，最终选择长度最长的若干序列所对应的位移序列作为真实标签；

针对第i个序列，通过上述方法，得到其运动目标在第j帧的位置信息；

基于获取的运动目标在第j帧的位置信息，使用门控循环神经网络，对应无人机仿真窗口位置信息，以及前后相邻帧目标中心点的位移来预测无人机的当前帧飞行位移；

为使无人机的速度应当和运动物体的速度保持一致，以防止无人机速度过快带来的摇摆情况和速度过慢引起的目标丢失的问题，按照如下公式计算无人机速度v_j，如下所示：

v_j＝ψ(d(c_(j-1),c_j))

ψ(d)＝wd+b

其中，w和b是线性函数中权重和偏差值，和分别表示前后两帧图像I_(j-1)和I_j中目标框的中心点坐标，d(c_(j-1),c_j)指的是两个中心点之间的距离，即运动目标在当前帧的位置相对于前一帧偏移的距离，该距离越大，说明物体移动的速度越快，无人机的速度配置也应当加快，为了保证无人机和运动目标保持在同一视野之中，以方便仿真实验，采用了线性函数ψ(d)对前后帧目标框中心点之间的距离进行了缩放。

2.如权利要求1所述的电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法，其特征是，目标检测算法来重新捕获可能丢失的运动目标，具体包括：

目标追踪预测的相邻两帧的目标区域之间的颜色直方图相似性小于一定阈值，或者当前帧未检测到运动目标，则重新选定目标区域，以开展后续的目标追踪。

3.如权利要求1所述的电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法，其特征是，前后两帧图像x轴的坐标之差大于零，则使无人机沿其x轴的正半轴方向以一定的速度移动，反之，则沿x轴的负半轴方向以一定的速度移动。