1.一种使用机器视觉的无人机视觉跟踪方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤a,地面操控人员根据实际需要对飞行器下达目标跟踪命令,飞行器进行初始化步骤,具体包括以下步骤:步骤a1,根据目标的位置和尺寸,提取目标的特征,并用滤波器算法对目标的外观进行建模,得到滤波器模板f;
步骤a2,利用空间正则化函数w,设置距离目标中心较远的样本的权重;w是一个高斯函数,其形式为:其中,(x0,y0)是目标的中心位置,σ是高斯函数的标准差;
步骤b,在后续的每一帧中,根据上一帧的目标位置和尺寸,提取目标的候选区域的特征,并用滤波器模板f与之进行相关运算,得到响应图;在响应图中,找到最大响应值的位置,作为当前帧的目标位置;
步骤c,飞行器在跟踪过程中目标存在尺度变换情况,每一帧识别时都进行尺度估计,尺度估计的具体方法包括:步骤c1,在不同的尺度下,对目标的候选区域进行降采样,提取特征,并用滤波器模板f进行相关运算,得到不同尺度下的响应图;
步骤c2,对多尺度响应图进行插值处理,得到原始尺度下的响应图;
步骤c3,在不同尺度下的响应图中,找到最大响应值的位置和对应的尺度,作为当前帧的目标位置和尺寸,将当前帧中的目标位置输出至飞行控制模块中,以控制飞行器进行跟踪动作;
步骤c4,在后续的每一帧中,更新滤波器模板f,用于下一帧的跟踪;
在步骤c3中,飞行控制模块接受到目标位置,对于飞行器进行跟踪动作控制,具体包括以下步骤:S1,初始化,设置PID控制器的参数,包括Pyaw,Iyaw,Dyaw,Pforward,Iforward,Dforward;初始化无人机的位置(xd,yd)和偏航角度θ;其中,Pyaw,Iyaw,Dyaw为偏航控制PID参数,Pforward,Iforward,Dforward为无人机行进速度控制PID参数;
S2,接收视觉模块回传目标位置信息(xt,yt);
S3,计算期望偏航角度:使用反正切函数计算目标方向,即期望的偏航角度θ=arctan2(yt‑yd,xt‑xd);
S4,PID控制调整偏航角度:使用PID控制器计算偏航角度的控制输入,以调整无人机的姿态;
YawInput=Pyaw·Yawe+Iyaw·Yawi+Dyaw·YawdYawe=Desired Heading‑Current Yaw,Yawi=∫Yawedt
Yawe是偏航角度误差,Yawi是偏航角度误差的对时间积分,Yawd是偏航角度误差的对时间导数,Desired Heading目标航向角度,Current Yaw当前无人机航向角;
S5,根据目标位置计算期望距离:
S6,PID控制调整前向运动速度:使用PID控制器计算前向运动速度的控制输入,以调整无人机与目标的距离;
V=Pforward·Distance+Iforward·Distance Integral+Dforward·Distance Derivative其中:Distance Integral是距离误差的积分,Distance Derivative是距离误差的导数,距离误差为无人机期望位置于当前位置间的差值。
2.如权利要求1所述的一种使用机器视觉的无人机视觉跟踪方法,其特征在于:更新滤波器模板f的方法是,利用当前帧的目标特征和响应图,以及上一帧的滤波器模板f,通过最小二乘误差原则,求解出新的滤波器模板f。
3.如权利要求1所述的一种使用机器视觉的无人机视觉跟踪方法,其特征在于:步骤c1的具体方法为:设置一个尺度因子为1.05,然后在多尺度采样形成多尺度响应图。