基于Raspberry Pi和双目摄像头的无人机目标识别、跟踪与实时测距系统开发

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基于Raspberry Pi和双目摄像头的无人机目标识别、跟踪与实时测距系统开发

2023-06-22 05:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

硬件选择:

Raspberry Pi 4: 它是一款功能强大的微型计算机,可以轻松地与各种传感器和摄像头配合使用。 双目摄像头: 例如选择Raspberry Pi相容的Arducam双目摄像头,双目摄像头可以捕捉到两个略有差异的图像,这对于空间测距非常重要。 算法:

使用**立体视觉(Stereo Vision)**算法来进行空间测距。这个算法基于从两个摄像头捕捉到的图像来计算深度信息。 对于目标识别,可以使用深度学习模型,比如YOLO或SSD。这些模型可以在Raspberry Pi上运行,但可能需要优化以提高性能。

在细化算法部分之前,请注意,使用YOLO算法在Raspberry Pi上进行实时目标检测可能会受到性能限制,因为YOLO是一个相对复杂的深度学习模型。为了改进性能,可以考虑使用YOLO的轻量级版本,例如YOLOv4-tiny。

接下来,我将展示如何使用Python和OpenCV库来实现使用YOLO进行目标检测的代码。

首先,确保你的Raspberry Pi已经安装了Python和OpenCV。可以使用以下命令进行安装:

sudo apt-get update sudo apt-get install python3-opencv

下载YOLOv4-tiny的权重和配置文件。可以从YOLO官网获取,或者直接使用以下命令:

wget https://github.com/AlexeyAB/darknet/releases/download/darknet_yolo_v4_pre/yolov4-tiny.weights wget https://github.com/AlexeyAB/darknet/releases/download/darknet_yolo_v4_pre/yolov4-tiny.cfg

创建一个Python脚本,比如yolo_object_detection.py,并写入以下代码:

import cv2 import numpy as np # 加载YOLO net = cv2.dnn.readNet("yolov4-tiny.weights", "yolov4-tiny.cfg") # 为YOLO设置一些参数 layer_names = net.getLayerNames() output_layers = [layer_names[i[0] - 1] for i in net.getUnconnectedOutLayers()] # 加载目标类别标签 classes = [] with open("coco.names", "r") as file: classes = [line.strip() for line in file.readlines()] # 捕获摄像头图像(这里假设使用的是左眼摄像头,可以根据实际情况更改) cap = cv2.VideoCapture(0) while True: # 读取帧 ret, frame = cap.read() # 使用YOLO检测目标 height, width, channels = frame.shape blob = cv2.dnn.blobFromImage(frame, 0.00392, (416, 416), (0, 0, 0), True, crop=False) net.setInput(blob) outs = net.forward(output_layers) # 展示信息在屏幕上 class_ids = [] confidences = [] boxes = [] for out in outs: for detection in out: scores = detection[5:] class_id = np.argmax(scores) confidence = scores[class_id] if confidence > 0.5: # 目标坐标 center_x = int(detection[0] * width) center_y = int(detection[1] * height) w = int(detection[2] * width) h = int(detection[3] * height) # 矩形坐标 x = int(center_x - w / 2) y = int(center_y - h / 2) boxes.append([x, y, w, h]) confidences.append(float(confidence)) class_ids.append(class_id) indexes = cv2.dnn.NMSBoxes(boxes, confidences, 0.5, 0.4) font = cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN for i in range(len(boxes)): if i in indexes: x, y, w, h = boxes[i] label = str(classes[class_ids[i]]) color = (0, 255, 0) cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), color, 2) cv2.putText(frame, label, (x, y + 30), font, 2, color, 3) # 显示帧 cv2.imshow("Image", frame) # 按'q'键退出循环 if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): break # 释放资源 cap.release() cv2.destroyAllWindows()

这段代码将使用YOLOv4-tiny模型对从摄像头捕获的图像进行目标检测,并在屏幕上实时显示结果。请注意,这是一个基本示例,根据项目需求,可能还需要进行进一步的优化和调整。 软件开发:

可以使用Python语言进行开发,因为它有丰富的库和工具,例如OpenCV可以处理图像和实现立体视觉算法,而TensorFlow或PyTorch可以用于运行深度学习模型。 可以编写一个交互程序,通过API的形式对外提供接口。使用Flask或FastAPI这样的Python库可以轻松创建一个简单的Web服务器和API。



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