[发明专利]一种基于粒子滤波的输电线跟踪方法和装置以及无人机

权利要求书

1.一种基于粒子滤波的输电线跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：

设定粒子集合为，其中表示视频第帧，i表示当前帧的第i个粒子，表示粒子总数，、为直线的参数，表示直线的宽度；设定目标状态模型为，其中为目标在时刻的状态向量，是转换矩阵，为矩阵常数，为系统噪声；

采集视频中的第一帧图像，识别第一帧图像中的目标输电线，计算目标输电线预设区域的颜色直方图；

初始化粒子，计算粒子预设区域的颜色直方图，计算粒子权值和粒子集加权和，根据粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态；

对粒子集进行重采样，采集视频中第一帧图像下一帧的第二帧图像，更新粒子集，计算第二帧图像中粒子预设区域的颜色直方图和目标输电线预设区域的颜色直方图；

对第二帧图像中粒子预设区域的颜色直方图和第一帧图像中目标输电线预设区域的颜色直方图进行归一化处理，计算粒子权值和粒子集加权和，根据粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述计算粒子权值和粒子集加权和，根据粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态，具体为：

计算粒子与目标输电线的Bhattacharrya距离，计算Bhattacharrya距离的公式为：

，

其中，为粒子预设区域的颜色直方图函数，为当前观测的目标输电线的颜色直方图函数；

再计算概率密度函数：=；再计算粒子权值：；利用粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态：；将权值较小的粒子丢弃，用权值为的粒子替换丢弃的粒子。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

基于如下公式对直方图进行归一化处理：。

4.一种基于粒子滤波的输电线跟踪装置，其特征在于：包括：

第一模块，用于设定粒子集合为，其中表示视频第帧，i表示当前帧的第i个粒子，表示粒子总数，、为直线的参数，表示直线的宽度；设定目标状态模型为，其中为目标在时刻的状态向量，是转换矩阵，为矩阵常数，为系统噪声；

第二模块，用于采集视频中的第一帧图像，识别第一帧图像中的目标输电线，计算目标输电线预设区域的颜色直方图；

第三模块，用于初始化粒子，计算粒子预设区域的颜色直方图，计算粒子权值和粒子集加权和，根据粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态；

第四模块，用于对粒子集进行重采样，采集视频中位于第一帧图像下一帧的第二帧图像，更新粒子集，计算第二帧图像中粒子预设区域的颜色直方图和目标输电线预设区域的颜色直方图；

第五模块，用于对第二帧图像中粒子预设区域的颜色直方图和第一帧图像中目标输电线预设区域的颜色直方图进行归一化处理，计算粒子权值和粒子集加权和，根据粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

第三模块用于计算粒子与目标输电线的Bhattacharrya距离，计算Bhattacharrya距离的公式为：

，

其中，为粒子预设区域的颜色直方图函数，为当前观测的目标输电线的颜色直方图函数；

计算概率密度函数：=；计算粒子权值：；利用粒子集加权和确定当前观测帧图像中的目标状态：；将权值较小的粒子丢弃，用权值为的粒子替换丢弃的粒子。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

第五模块基于如下公式对直方图进行归一化处理：。