一種云臺(tái)校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種云臺(tái)校正方法，屬于云臺(tái)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無人職守的變電站、機(jī)房的遠(yuǎn)程監(jiān)控等需要移動(dòng)監(jiān)控的場(chǎng)所，平時(shí)沒有相關(guān)的 工作人員在值班，運(yùn)維人員在控制中心通過遠(yuǎn)程控制云臺(tái)裝置來操作監(jiān)控場(chǎng)所里的活動(dòng)軌 道攝像機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常的巡檢工作。例如變電站中的巡檢機(jī)器人需要在變電站內(nèi)進(jìn)行巡 檢，巡檢過程中，需要在特定的點(diǎn)停下采集圖片，由于導(dǎo)航精度的原因，機(jī)器人的停車誤差 會(huì)過大，造成拍攝圖片發(fā)生偏離，為了提高云臺(tái)的對(duì)準(zhǔn)精度，需要對(duì)云臺(tái)進(jìn)行校正。傳統(tǒng)的 校正方法大都采用機(jī)械式的校正策略，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01410694969的專利文件，該專利文 件公開了一種姿態(tài)自校正云臺(tái)攝像機(jī)控制裝置及其方法，并具體公開了采用加速度計(jì)與陀 螺儀等傳感器技術(shù)來檢測(cè)軌道平臺(tái)及云臺(tái)攝像機(jī)的姿態(tài)變化，根據(jù)所檢測(cè)姿態(tài)變化計(jì)算軌 道平臺(tái)的實(shí)際行進(jìn)距離和云臺(tái)攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)角度及俯仰角度，再通過與預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比來計(jì) 算機(jī)械誤差，并根據(jù)該誤差對(duì)云臺(tái)位置進(jìn)行修正?？梢?，該文件中需要外加傳感器才能實(shí) 現(xiàn)，既增加了成本，又可能由于外加傳感器本身的誤差導(dǎo)致校正精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種云臺(tái)校正方法，以提高云臺(tái)的對(duì)準(zhǔn)精度，以減小拍攝圖 片時(shí)的目標(biāo)偏離誤差。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供了一種云臺(tái)校正方法，該校正方法的步驟如下：
[0005] 1)采集某一預(yù)置位置的圖片作為模板圖片，并記錄下此時(shí)的方位角、俯仰角和相 機(jī)變焦倍數(shù)；
[0006] 2)對(duì)模板圖片進(jìn)行建模，以模板圖片的中心點(diǎn)為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；
[0007] 3)以模板圖片采集時(shí)的預(yù)置位置設(shè)置云臺(tái)和相機(jī)進(jìn)行圖片采集，將采集的圖片和 模板圖片進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出目標(biāo)物體的偏移像素；
[0008] 4)根據(jù)得到偏移像素計(jì)算云臺(tái)偏移角度，并將得到云臺(tái)偏移角度加到云臺(tái)預(yù)置位 上，得到校正后的絕對(duì)角度。
[0009] 所述步驟4)云臺(tái)偏移角度的計(jì)算過程如下：
[0010] A.根據(jù)目標(biāo)物體的偏移像素計(jì)算出目標(biāo)物體的物理偏移，
[0011] dx=cxXp
[0012] dy = cyXp
[0013] 其中，心和心為目標(biāo)物體的物理偏移，cx和cy為目標(biāo)物體的偏移像素，P為所用攝像 機(jī)的像素尺寸；
[0014] B.由攝像機(jī)當(dāng)前變焦倍數(shù)k計(jì)算其當(dāng)前的焦距f，
[0015] f = kfi
[0016] 其中心為攝像機(jī)的最小焦距；
[0017] C.根據(jù)目標(biāo)物體的物理偏移和攝像機(jī)當(dāng)前的焦距，計(jì)算云臺(tái)的偏移角度，包括方 位角度偏差Α Θ和俯仰角度偏差Δ γ，
[0018]
[0019] 所述模板圖片是在大視場(chǎng)下采集的。
[0020] 所述目標(biāo)物體的偏移像素 CjPCy的計(jì)算過程為:通過顯著性特性計(jì)算，分析候選區(qū) 域，采用局部自適應(yīng)的核回歸計(jì)算匹配區(qū)域，即可得到目標(biāo)中心位置偏移像素 cx和cy。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先采集某一預(yù)置位置的圖片作為模板圖片，并記 錄下此時(shí)的方位角、俯仰角和相機(jī)變焦倍數(shù);然后對(duì)模板圖片進(jìn)行建模，以模板圖片的中心 點(diǎn)為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓;再以模板圖片采集時(shí)的預(yù)置位置設(shè)置云臺(tái)和相機(jī)進(jìn)行圖 片采集，將采集的圖片和模板圖片進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出目標(biāo)物體的偏移像素;最后根據(jù)得到偏 移像素計(jì)算云臺(tái)偏移角度，并將得到云臺(tái)偏移角度加到云臺(tái)預(yù)置位上，得到校正后的絕對(duì) 角度。本發(fā)明采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，能夠快速調(diào)整云臺(tái)姿態(tài)，無需外加傳感 器，提高了云臺(tái)的對(duì)準(zhǔn)精度，減小了拍攝圖片時(shí)的目標(biāo)偏離誤差。本發(fā)明不僅適用于變電站 巡檢機(jī)器人領(lǐng)域的云臺(tái)校正，也同樣適用于其他領(lǐng)域的云臺(tái)校正。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中模板圖片與采集圖片的對(duì)比示意圖；
[0023] 圖2是攝像機(jī)針孔成像模型示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明云臺(tái)校正方法的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0026] 本發(fā)明采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，通過采集某一預(yù)置位置的圖片作為 模板圖片，并記錄下此時(shí)的方位角、俯仰角和相機(jī)變焦倍數(shù);對(duì)模板圖片進(jìn)行建模，以模板 圖片的中心點(diǎn)為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；以模板圖片采集時(shí)的預(yù)置位置設(shè)置云臺(tái)和相 機(jī)進(jìn)行圖片采集，將采集的圖片和模板圖片進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出目標(biāo)物體的偏移像素;根據(jù)得 到偏移像素計(jì)算云臺(tái)偏移角度，并將得到云臺(tái)偏移角度加到云臺(tái)預(yù)置位上，得到校正后的 絕對(duì)角度。下面以變電站巡檢機(jī)器人的云臺(tái)校正過程為例進(jìn)行詳細(xì)說明，具體的實(shí)施步驟 如下：
[0027] 1.首先采集到某一預(yù)置位置的圖片作為模板，圖片模板是在大視場(chǎng)下采集，記錄 下此時(shí)的方位角和俯仰角γ t，方位角0t、俯仰角γ *和相機(jī)變焦倍數(shù)k作為預(yù)置位保存。這 里的預(yù)置位置指的是特定的一個(gè)點(diǎn)，也就是特定方位俯仰角。
[0028] 2.然后對(duì)該模板進(jìn)行建模，以目標(biāo)中心點(diǎn)為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓，然后保 存模板。在機(jī)器人全自動(dòng)工作時(shí)，以模板采集時(shí)的預(yù)置位設(shè)置云臺(tái)和相機(jī)，進(jìn)行圖片采集。 將采集的圖片和模板比對(duì)，如圖1所示，識(shí)別出目標(biāo)物體的偏移像素 cx和cy。
[0029] 偏移像素 CjPCy計(jì)算過程如下：首先通過顯著性特性計(jì)算，分析候選區(qū)域，然后采 用局部自適應(yīng)的核回歸計(jì)算匹配區(qū)域，即可得到目標(biāo)中心位置偏移像素 Cx和Cy。該過程為現(xiàn) 有技術(shù)，這里對(duì)其具體過程不再詳述。
[0030] 3.利用圖片中物體的偏移像素 cjPcy來計(jì)算云臺(tái)的方位俯仰誤差角Δ Θ和Δ γ。具 體的方法是:對(duì)所使用的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定出精確的像素尺寸Ρ。通過偏移像素 cx和cy可 以計(jì)算出物理偏移dx和dy:
[0031] dx=cxXp
[0032] (1)
[0033] dy=Cy Xp
[0034] 由當(dāng)前變焦倍數(shù)k計(jì)算得到當(dāng)前焦距:fikfi，其中為攝像機(jī)的最小焦距。如圖2 和圖3所示，可以i+笪云臺(tái)偏務(wù)#庶，
[0035]
(2) J
[0036]將角度偏差ΔΘ和Δ γ加到預(yù)置位上，得到校正后的絕對(duì)角度。
[0037]本發(fā)明通過采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，能夠快速調(diào)整云臺(tái)姿態(tài)，實(shí)現(xiàn) 了對(duì)云臺(tái)的校正，本發(fā)明不僅適用于變電站巡檢機(jī)器人領(lǐng)域的云臺(tái)校正，也同樣適用于其 他領(lǐng)域的云臺(tái)校正。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種云臺(tái)校正方法，其特征在于，該校正方法的步驟如下： 1) 采集某一預(yù)置位置的圖片作為模板圖片，并記錄下此時(shí)的方位角、俯仰角和相機(jī)變 焦倍數(shù)； 2) 對(duì)模板圖片進(jìn)行建模，W模板圖片的中屯、點(diǎn)為中屯、提取出目標(biāo)物體的輪廓； 3. W模板圖片采集時(shí)的預(yù)置位置設(shè)置云臺(tái)和相機(jī)進(jìn)行圖片采集，將采集的圖片和模板 圖片進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出目標(biāo)物體的偏移像素； 4) 根據(jù)得到偏移像素計(jì)算云臺(tái)偏移角度，并將得到云臺(tái)偏移角度加到云臺(tái)預(yù)置位上， 得到校正后的絕對(duì)角度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺(tái)校正方法，其特征在于，所述步驟4)云臺(tái)偏移角度的計(jì)算 過程如下： A. 根據(jù)目標(biāo)物體的偏移像素計(jì)算出目標(biāo)物體的物理偏移， dx = CxXp dy=Cy Xp 其中，dx和dy為目標(biāo)物體的物理偏移，Cx和Cy為目標(biāo)物體的偏移像素，P為所用攝像機(jī)的 像素尺寸； B. 由攝像機(jī)當(dāng)前變焦倍數(shù)k計(jì)算其當(dāng)前的焦距f， f = kfi 其中fi為攝像機(jī)的最小焦距； C. 根據(jù)目標(biāo)物體的物理偏移和攝像機(jī)當(dāng)前的焦距，計(jì)算云臺(tái)的偏移角度，包括方位角 度偏差A(yù) 0和俯仰角度偏差A(yù) 丫，3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的云臺(tái)校正方法，其特征在于，所述模板圖片是在大視場(chǎng)下采集 的。 4 .根據(jù)權(quán)利要求3所述的云臺(tái)校正方法，其特征在于，所述目標(biāo)物體的偏移像素 Cx和Cy 的計(jì)算過程為:通過顯著性特性計(jì)算，分析候選區(qū)域，采用局部自適應(yīng)的核回歸計(jì)算匹配區(qū) 域，即可得到目標(biāo)中屯、位置偏移像素Cx和Cy。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種云臺(tái)校正方法，屬于云臺(tái)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先采集某一預(yù)置位置的圖片作為模板圖片，并記錄下此時(shí)的方位角、俯仰角和相機(jī)變焦倍數(shù)；然后對(duì)模板圖片進(jìn)行建模，以模板圖片的中心點(diǎn)為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；再以模板圖片采集時(shí)的預(yù)置位置設(shè)置云臺(tái)和相機(jī)進(jìn)行圖片采集，將采集的圖片和模板圖片進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出目標(biāo)物體的偏移像素；最后根據(jù)得到偏移像素計(jì)算云臺(tái)偏移角度，并將得到云臺(tái)偏移角度加到云臺(tái)預(yù)置位上，得到校正后的絕對(duì)角度。本發(fā)明采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，能夠快速調(diào)整云臺(tái)姿態(tài)，無需外加傳感器，提高了云臺(tái)的對(duì)準(zhǔn)精度，減小了拍攝圖片時(shí)的目標(biāo)偏離誤差。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號(hào)】CN105513072
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510900878
【發(fā)明人】張風(fēng)奇
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月5日