技術(shù)特征：

1.一種基于Kinect傳感器的四旋翼無人機(jī)控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、獲取人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)：通過處理景深數(shù)據(jù)及骨骼數(shù)據(jù)來建立人體各個關(guān)節(jié)的坐標(biāo)，這些關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置定義了一個姿勢；采用矩陣復(fù)合變換處理人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，相對于任意點(diǎn)C＝[C_x，C_y]通過三個步驟進(jìn)行比例變換；首先進(jìn)行平移，即將變換物移動到坐標(biāo)系的原點(diǎn)；然后進(jìn)行比例變換，即按比例進(jìn)行放大或縮??；最后再進(jìn)行平移，即將變換物移回原位；比例變換將平面上任意一點(diǎn)的橫坐標(biāo)放大或縮小s₁₁倍，縱坐標(biāo)放大或縮小s₂₂倍，即x₁＝s₁₁×x、y₁＝s₂₂×y，用矩陣表示為整個過程的復(fù)合變換表示為：

$\begin{array}{c}T=T_1\·T_2\·T_3=\left|\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 0& 1& 0\\ -C_X& -C_Y& 1\end{array}\right|\·\left|\begin{array}{ccc}{s}_{11}& 0& 0\\ 0& s_{22}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right|\·\left|\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 0& 1& 0\\ C_x& C_y& 1\end{array}\right|\\ =\left|\begin{array}{ccc}{s}_{11}& 0& 0\\ 0& s_{22}& 0\\ C_x(1-s_{11})& C_y(1-s_{22})& 1\end{array}\right|\end{array}$

步驟二、從步驟一處理得到的像素矩陣中重新劃分像素區(qū)域，某個像素點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_i，y_i)，共有n個像素點(diǎn)；用公式

$(x_0,y_0)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(x_i,y_i)/n$

計算運(yùn)動區(qū)域的幾何中心作為操作者的特征點(diǎn)；使用Canny算子進(jìn)行平滑再求導(dǎo)進(jìn)行邊緣檢測，將從步驟一得到的邊緣輪廓點(diǎn)集表示為(X，Y)＝{(x_i，y_i)|i＝1，2，3…}，

選用高斯平滑函數(shù)平滑圖像f(x，y)，平滑后圖像g(x，y)＝h(x，y，σ)*f(x，y)；使用一階有限差分計算偏導(dǎo)數(shù)陣列P和Q，已平滑的圖像g(x，y)的梯度使用一個2×2一階有限差分近似式計算x與y偏導(dǎo)數(shù)的兩個陣列

f_x′(x，y)≈G_x＝[f(x+1，y)-f(x，y)+f(x+1，y+1)-f(x，y+1)]/2

f_y′(x，y)≈G_y＝[f(x，y+1)-f(x，y)+f(x+1，y+1)-f(x+1，y)]/2

幅值和方位角通過直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到極坐標(biāo)公式計算得到；

步驟三、使用最小二乘法對步驟二得到的圓形區(qū)域的邊緣輪廓點(diǎn)集擬合以減小誤差，點(diǎn)(x_i，y_i)處的誤差為δ_i，圓的標(biāo)準(zhǔn)方程(x-a)²+(y-b)²＝r²，(a，b)為圓心坐標(biāo)，r為半徑；整理圓的標(biāo)準(zhǔn)方程得到x²+y²-2ax-2by+a²+b²-r²＝0，此方程中令-2a＝D，-2b＝E，a²+b²-r²＝F，得到x²+y²+Dx+Ey+F＝0；誤差滿足對誤差求平方和，得到：

$J(D,E,F)=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}{\mathrm{\δ}}_i^2=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}{(x_i^2+y_i^2+Dx+Ey+F)}^2$

最小二乘擬合通過函數(shù)求極值來解J(D，E，F(xiàn))最小時的各參數(shù)值

$\frac{\∂J(D,E,F)}{\∂D}=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}2\·(x_i^2+y_i^2+Dx+Ey+F)\·x_i=0$

$\frac{\∂J(D,E,F)}{\∂E}=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}2\·(x_i^2+y_i^2+Dx+Ey+F)\·y_i=0$

$\frac{\∂J(D,E,F)}{\∂F}=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Σ}}2(x_i^2+y_i^2+Dx+Ey+F)=0$

當(dāng)D，E，F(xiàn)同時滿足上述三式，取到J(D，E，F(xiàn))最小值；把得到的邊緣輪廓點(diǎn)集帶入上述三式，求得圓的半徑及圓心坐標(biāo)值，該坐標(biāo)值代表操作者位置；

步驟四、將步驟一、步驟二獲取到的骨骼數(shù)據(jù)繪制到UI界面上：采用基于事件的方式訪問骨骼數(shù)據(jù)、彩色影像數(shù)據(jù)和景深數(shù)據(jù)；獲取的每一幀數(shù)據(jù)都是一個骨骼對象集合，每一個骨骼對象包含有描述骨骼位置以及骨骼關(guān)節(jié)的數(shù)，定義的每一個關(guān)節(jié)擁有一個唯一標(biāo)識符；在整個應(yīng)用程序中一次性的為獲取的每一幀骨骼數(shù)據(jù)分配內(nèi)存，并在程序中定義一個能夠追蹤到骨骼最大個數(shù)的常量，使其方便的對獲取的每一幀數(shù)組初始化；之后在UI界面通過關(guān)節(jié)點(diǎn)將骨骼連接起來，用一條直線代表一根骨骼，這樣便在應(yīng)用程序界面上輸出了骨骼圖像；

步驟五、確定操作者的邏輯實(shí)現(xiàn)，定義不同的姿勢動作：提取UI界面上的骨骼連線數(shù)據(jù)，同時移動手，能夠看到手部骨骼節(jié)點(diǎn)會跟著移動；接著取三個節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個三角形，使用余弦定理對各個節(jié)點(diǎn)之間的角度進(jìn)行計算；設(shè)定一個閾值角度，循環(huán)遍歷檢測并判斷該閾值角度，若超過該閾值角度初始閾值則視為操作者進(jìn)行了一次動作；根據(jù)兩個關(guān)節(jié)點(diǎn)繪制一個三角形，第三個點(diǎn)由這兩個關(guān)節(jié)點(diǎn)來決定；根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計算每個邊長的值；由余弦定理公式：c²＝a²+b²-2ab cos C以及計算出角度；

步驟六、對步驟四捕獲確定的不同姿勢編碼，對應(yīng)不同的四旋翼無人機(jī)飛行控制控制指令：選取五種不同的姿勢對應(yīng)不同的飛控指令，握拳對應(yīng)四旋翼無人機(jī)起飛，飛行控制指令編碼為0000；松拳對應(yīng)四旋翼無人機(jī)降落，飛行控制指令編碼為0001；左搖頭，利用頭部與肩部夾角信息控制四旋翼無人機(jī)向左平飛，飛行控制指令編碼為0010；右搖頭，利用頭部與肩部夾角信息控制四旋翼無人機(jī)右平飛，飛行控制指令編碼為0011；雙臂平舉胸前，利用手臂關(guān)節(jié)與腰部的夾角信息控制四旋翼無人機(jī)向前平飛，飛行控制指令編碼為0100；單臂平舉胸前，利用手臂關(guān)節(jié)與腰部的夾角信息控制四旋翼無人機(jī)向后平飛，飛行控制指令編碼為0101；

步驟七、通過NRF2401使Kinect識別端與四旋翼無人機(jī)建立無線連接：NRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器；使用NRF2401進(jìn)行無線通信，最遠(yuǎn)通信距離為一千米，輸出功率和通信頻道通過所編寫的程序進(jìn)行配置；NRF2401配置參數(shù)為16位CRC,主發(fā)送從接收模式；允許接收地址只有頻道0，頻道0自動ACK應(yīng)答允許，設(shè)置信道工作為2.4GHz；設(shè)置接收數(shù)據(jù)長度為4字節(jié)，發(fā)射速率為1MHz，發(fā)射功率為最大值0dB；

步驟八、四旋翼無人機(jī)接收體感姿勢識別指令編碼，執(zhí)行相應(yīng)的飛行動作：四旋翼無人機(jī)接收到操作者的姿勢識別指令后，進(jìn)行相應(yīng)的解碼；解碼后將得到步驟四所述對應(yīng)的無人機(jī)飛行控制指令，四旋翼接收飛行控制指令后將執(zhí)行自動飛行狀態(tài)、自動起飛到達(dá)預(yù)定高度，前、后、左、右四個方向自動平飛五米距離、自動降落動作。