[发明专利]基于图像的无人机目标跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种基于图像的无人机目标跟踪控制方法，包括以下步骤（1）、在预定高度及位置向下拍摄目标的图像，计算特征点所围成面积及中心位置，以此建立目标基准；（2）建立虚拟图像平面，在飞行时摄像机采集目标的图像信息，得到采集图像，将采集图像投影至虚拟图像平面；（3）、计算投影图像在竖直方向上与目标的相对距离和在水平方向与目标的偏移量；（4）、计算投影图像与参考图像之间的偏移量；（5）、计算位置控制器输出指令；（6）、生成姿态指令和拉力指令。本发明的控制方法，通过对图像特征点进行跟踪的方式校正无人机的飞行位置，可以实现对目标跟踪，且计算量小，不需要磁罗盘等传感器，可以避免磁干扰带来的影响。

主权项

一种基于图像的无人机目标跟踪控制方法，其特征在于，所述无人机上固定有摄像机，所述摄像机的镜头平面与所述无人机的底部平面平行且朝向下方，所述无人机目标跟踪控制方法包括以下步骤：(1)、摄像机在目标上方预定高度d*垂直向下采集目标的图像，得到参考图像，并从目标中提取一组特征点，计算所述特征点在参考图像中所围成面积a*及参考图像的中心位置，以此建立目标基准；(2)、使用数学的方法建立虚拟图像平面，所述虚拟图像平面与水平面平行，在无人机飞行时摄像机周期采集目标的图像，得到采集图像，将采集图像投影至所述虚拟图像平面，得到投影图像，计算所述特征点在投影图像中所围成面积a′；(3)、根据特征点在投影图像中所围成面积a′与所述特征点在参考图像中所围成面积a*，计算投影图像在竖直方向上与目标的相对距离：计算投影图像在水平方向与目标的偏移量：qx=qzu‾;]]>qy=qzv‾;]]>其中，为投影图像的中心点的横坐标值，为投影图像的中心点的竖坐标值；(4)、计算投影图像与参考图像之间的偏移量δ；(5)、计算位置控制器输出指令U:U=-(kpδ+kdδ·+ki∫δ);]]>其中，kp、kd、ki为无人机控制参数，由用户设定；(6)、由所述位置控制器输出指令U生成姿态指令rd和拉力指令fd，用于控制无人机调整飞行高度以及飞行偏角。