【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机目标跟踪，尤其涉及一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法。
技术介绍
1、在无人机机载光电转塔
，目标跟踪技术是核心组成部分，它直接影响到侦察、监视和目标识别等任务的执行效率和准确性。随着无人机技术的发展，对目标跟踪技术提出了更高的要求，尤其是在动态飞行环境中的稳定性和准确性。在无人机机载光电转塔系统中，实现稳定的目标跟踪对于提高无人机执行任务的效率和效果至关重要。
2、在现有技术中，无人机机载光电转塔系统通常包括可见光相机和红外相机，它们能够提供目标的可见光图像和红外图像。然而，由于无人机在高速飞行或机动飞行中，受到飞行速度和姿态变化的影响，机载嵌入式计算机运算能力有限，在目标跟踪方面存在一定的局限性。特别是在动态变化的环境中，无人机需要实时调整其光电转塔的指向，以保持对目标的稳定跟踪，这在技术上具有很大的挑战性。
3、首先，无人机在高速飞行或进行机动飞行时，由于飞行速度和姿态变化，导致目标跟踪系统难以准确预测目标的移动轨迹。其次，现有系统往往缺乏有效的地速补偿机制，无法对无人机相对于地面的运动进行准确补偿，从而影响跟踪稳定性。此外，现有技术的图像配准算法通常无法实现实时处理，限制了目标跟踪的实时性和可靠性。
4、在实际应用中，无人机机载光电转塔系统需要在各种环境条件下执行任务，包括不同的飞行高度、速度和复杂的气象条件。这些因素都对目标跟踪系统的性能提出了挑战。例如，在高速飞行时，无人机需要快速调整光电转塔的指向，以保持对目标的稳定跟踪；在复杂气象条件下，如雾、雨或夜
5、为了提高目标跟踪的准确性和稳定性，研究人员已经提出了多种方法，包括基于模型的预测方法、图像处理技术和机器学习算法等。然而，这些方法在实时性、准确性和鲁棒性方面仍然存在不足，尤其是在无人机动态飞行环境中。
6、此外，现有技术中的图像配准算法通常需要复杂的地面标定过程，包括对相机的视轴中心偏移、边缘畸变和像素映射关系的精确测量。这些标定过程不仅耗时耗力，而且难以适应无人机机载光电转塔系统中变焦距相机的应用需求。
7、综上所述，现有无人机机载光电转塔系统在目标跟踪方面面临着动态飞行环境适应性差、地速补偿不足、图像配准实时性差等问题。这些问题限制了无人机在复杂环境中执行任务的效率和效果。因此，有必要开发一种新的结合地速补偿的目标稳定跟踪方法，以提高无人机在动态飞行环境中对目标的跟踪性能。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法。
2、本专利技术目的在于提供一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，具体包括如下步骤：
3、s1.通过无人机载imu测量无人机的飞行速度和飞行方向，确定地速；利用无人机机载光电转塔的测角系统获取无人机飞行路径上的角度参数；根据地速和角度参数，计算地速补偿数值；
4、s2.将可见光相机与红外相机均安装在无人机机载光电转塔上，利用无人机机载光电转塔捕获可见光图像和红外图像，通过图像配准算法进行实时配准融合；
5、s3.根据配准融合后的图像，提取局部对比度和信息熵，并通过融合跟踪方法动态调整可见光图像和红外图像的融合比例，生成融合跟踪图像；将融合跟踪图像输入相关跟踪算法，进行目标跟踪；根据地速补偿的参数进行目标搜索区域偏移，确保以最大概率搜索到目标；
6、s4.伺服系统将地速补偿参数输入速度闭环控制环路，并结合相关跟踪的脱靶量，对目标进行稳定跟踪。
7、优选的，步骤s1中的角度参数包括方位角α和俯仰角β；
8、所述地速补偿数值的计算方法具体包括：
9、s101.由方位角α定义无人机的东向速度和北向速度；将无人机的东向速度和北向速度转换为相对于无人机飞行路径的速度分量：
10、；
11、式中，α表示无人机飞行路径上的方位角，表示东向速度，表示北向速度；
12、s102.根据无人机飞行路径上的俯仰角β调整速度分量，得到调整后的水平速度分量，计算公式如下：
13、；
14、式中，是根据无人机东向速度和北向速度、方位角α和俯仰角β计算得到的水平速度分量；表示速度分量；β表示无人机飞行路径上的俯仰角；
15、s103.计算地速补偿数值；计算公式如下：
16、；
17、式中，表示地速补偿数值；是比例常数，用于调整补偿强度；表示水平速度分量。
18、优选的，步骤s2具体包括如下子步骤：
19、s201.地面标定：在地面测量标定可见光相机每个焦距下可见光y方向视场角和红外相机每个焦距下红外y方向视场角，将视场角与焦距的关系记录为文件，存储到相机控制板上；
20、s202.视场角粗匹配：相机控制板通过pid算法控制可见光相机或红外相机的运动，使可见光图像单个像元的视场角等于红外图像单个像元的视场角；
21、s203.图像描述符提取与配准：提取可见光图像与红外图像的异源图像描述符，对描述符进行匹配，将可见光图像与红外图像每个像素坐标的投影关系存储为矩阵a；调用矩阵a完成配准。
22、优选的，步骤s203中可见光图像与红外图像的异源图像描述符包括相位一致性描述符和梯度描述符；采用加权相关性距离的方法进行匹配，具体方法如下：
23、s2031.计算异源图像的相位一致性描述符，用于衡量异源图像中特定频率成分的相位；对于每个像素，相位可以通过以下公式计算：
24、；
25、其中，是像素坐标，w是不同的尺度，是在尺度w下的相位，m表示尺寸的个数；
26、s2032.计算异源图像的梯度描述符；
27、异源图像的梯度方向描述符如下：
28、；；
29、其中，和分别是尺度为m情况下的x方向和y方向的梯度，𝐼是图像的亮度；由此，异源图像的梯度描述符表示为：
30、
31、；
32、式中，表示梯度的方向，即表示图像在点(x,y)处的亮度变化的方向；
33、s2033.设定统计尺度为m，以（x,y）像素为中心，周围10×10个像素的梯度直方图表示如下：
34、；
35、s2034.以图像目标尺寸为基准，分别向上和向下取m/2个尺度，共m个尺度；每个尺度下的相位一致性描述符、梯度描述符、梯度直方图组成了m个尺度下的描述符向量；
36、s2035.采用加权相关性距离的方法进行匹配；表达式如下：
37、；
38、式中，wcd表示加权相关性距离，即从尺度1到尺度m下可见光图像与红外图像描述符向量的差异的权重和；m是描述符的尺度；m表示尺寸的个数；和分别表示可见光图像和红外图像中的第m个尺度下的多尺度描述符向量；是第m个尺度的权重，表示为：；是第m个尺度的描述符向量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S1中的角度参数包括方位角α和俯仰角β；
3.根据权利要求1所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S203中可见光图像与红外图像的异源图像描述符包括相位一致性描述符和梯度描述符；采用加权相关性距离的方法进行匹配，具体方法如下：
5.根据权利要求3所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S202中调节可见光图像单个像元的视场角等于红外图像单个像元的视场角的方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S3中融合跟踪方法具体包括如下子步骤：
7.根据权利要求6所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S301具体包括如下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤s1中的角度参数包括方位角α和俯仰角β；
3.根据权利要求1所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤s2具体包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤s203中可见光图像与红外图像的异源图像描述符包括相位一致性描述符和梯度描述符；采用加权相关性距离的方法进行匹配，具体方法如下：
5.根据权利要求3所述的一种结合地速补偿的目标稳定跟踪的方法，其特征在于：所述步骤s202中调节可见光图像单个像元的视场角等于红外图像单个...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宣，白冠冰，周占民，刘成龙，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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