一種云臺校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種云臺校正方法，屬于云臺校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無人職守的變電站、機房的遠(yuǎn)程監(jiān)控等需要移動監(jiān)控的場所，平時沒有相關(guān)的 工作人員在值班，運維人員在控制中心通過遠(yuǎn)程控制云臺裝置來操作監(jiān)控場所里的活動軌 道攝像機對設(shè)備進行日常的巡檢工作。例如變電站中的巡檢機器人需要在變電站內(nèi)進行巡 檢，巡檢過程中，需要在特定的點停下采集圖片，由于導(dǎo)航精度的原因，機器人的停車誤差 會過大，造成拍攝圖片發(fā)生偏離，為了提高云臺的對準(zhǔn)精度，需要對云臺進行校正。傳統(tǒng)的 校正方法大都采用機械式的校正策略，例如申請?zhí)枮?01410694969的專利文件，該專利文 件公開了一種姿態(tài)自校正云臺攝像機控制裝置及其方法，并具體公開了采用加速度計與陀 螺儀等傳感器技術(shù)來檢測軌道平臺及云臺攝像機的姿態(tài)變化，根據(jù)所檢測姿態(tài)變化計算軌 道平臺的實際行進距離和云臺攝像機偏轉(zhuǎn)角度及俯仰角度，再通過與預(yù)設(shè)值進行對比來計 算機械誤差，并根據(jù)該誤差對云臺位置進行修正?？梢?，該文件中需要外加傳感器才能實 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校正方法，以提高云臺的對準(zhǔn)精度，以減小拍攝圖 片時的目標(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，并記錄下此時的方位角、俯仰角和相 機變焦倍數(shù)；
[0006] 2)對模板圖片進行建模，以模板圖片的中心點為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；
[0007] 3)以模板圖片采集時的預(yù)置位置設(shè)置云臺和相機進行圖片采集，將采集的圖片和 模板圖片進行比對，計算出目標(biāo)物體的偏移像素；
[0008] 4)根據(jù)得到偏移像素計算云臺偏移角度，并將得到云臺偏移角度加到云臺預(yù)置位 上，得到校正后的絕對角度。
[0009] 所述步驟4)云臺偏移角度的計算過程如下：
[0010] A.根據(jù)目標(biāo)物體的偏移像素計算出目標(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 機的像素尺寸；
[0014] B.由攝像機當(dāng)前變焦倍數(shù)k計算其當(dāng)前的焦距f，
[0015] f = kfi
[0016] 其中心為攝像機的最小焦距；
[0017] C.根據(jù)目標(biāo)物體的物理偏移和攝像機當(dāng)前的焦距，計算云臺的偏移角度，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下采集的。
[0020] 所述目標(biāo)物體的偏移像素 CjPCy的計算過程為:通過顯著性特性計算，分析候選區(qū) 域，采用局部自適應(yīng)的核回歸計算匹配區(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 錄下此時的方位角、俯仰角和相機變焦倍數(shù);然后對模板圖片進行建模，以模板圖片的中心 點為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓;再以模板圖片采集時的預(yù)置位置設(shè)置云臺和相機進行圖 片采集，將采集的圖片和模板圖片進行比對，計算出目標(biāo)物體的偏移像素;最后根據(jù)得到偏 移像素計算云臺偏移角度，并將得到云臺偏移角度加到云臺預(yù)置位上，得到校正后的絕對 角度。本發(fā)明采用機器視覺技術(shù)對目標(biāo)點進行識別，能夠快速調(diào)整云臺姿態(tài)，無需外加傳感 器，提高了云臺的對準(zhǔn)精度，減小了拍攝圖片時的目標(biāo)偏離誤差。本發(fā)明不僅適用于變電站 巡檢機器人領(lǐng)域的云臺校正，也同樣適用于其他領(lǐng)域的云臺校正。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例中模板圖片與采集圖片的對比示意圖；
[0023] 圖2是攝像機針孔成像模型示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明云臺校正方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0026] 本發(fā)明采用機器視覺技術(shù)對目標(biāo)點進行識別，通過采集某一預(yù)置位置的圖片作為 模板圖片，并記錄下此時的方位角、俯仰角和相機變焦倍數(shù);對模板圖片進行建模，以模板 圖片的中心點為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；以模板圖片采集時的預(yù)置位置設(shè)置云臺和相 機進行圖片采集，將采集的圖片和模板圖片進行比對，計算出目標(biāo)物體的偏移像素;根據(jù)得 到偏移像素計算云臺偏移角度，并將得到云臺偏移角度加到云臺預(yù)置位上，得到校正后的 絕對角度。下面以變電站巡檢機器人的云臺校正過程為例進行詳細(xì)說明，具體的實施步驟 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下采集，記錄 下此時的方位角和俯仰角γ t，方位角0t、俯仰角γ *和相機變焦倍數(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點，也就是特定方位俯仰角。
[0028] 2.然后對該模板進行建模，以目標(biāo)中心點為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓，然后保 存模板。在機器人全自動工作時，以模板采集時的預(yù)置位設(shè)置云臺和相機，進行圖片采集。 將采集的圖片和模板比對，如圖1所示，識別出目標(biāo)物體的偏移像素 cx和cy。
[0029] 偏移像素 CjPCy計算過程如下：首先通過顯著性特性計算，分析候選區(qū)域，然后采 用局部自適應(yīng)的核回歸計算匹配區(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來計算云臺的方位俯仰誤差角Δ Θ和Δ γ。具 體的方法是:對所使用的攝像機進行標(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計算得到當(dāng)前焦距:fikfi，其中為攝像機的最小焦距。如圖2 和圖3所示，可以i+笪云臺偏務(wù)#庶，
[0035]
(2) J
[0036]將角度偏差ΔΘ和Δ γ加到預(yù)置位上，得到校正后的絕對角度。
[0037]本發(fā)明通過采用機器視覺技術(shù)對目標(biāo)點進行識別，能夠快速調(diào)整云臺姿態(tài)，實現(xiàn) 了對云臺的校正，本發(fā)明不僅適用于變電站巡檢機器人領(lǐng)域的云臺校正，也同樣適用于其 他領(lǐng)域的云臺校正。
【主權(quán)項】
1. 一種云臺校正方法，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，并記錄下此時的方位角、俯仰角和相機變 焦倍數(shù)； 2) 對模板圖片進行建模，W模板圖片的中屯、點為中屯、提取出目標(biāo)物體的輪廓； 3. W模板圖片采集時的預(yù)置位置設(shè)置云臺和相機進行圖片采集，將采集的圖片和模板 圖片進行比對，計算出目標(biāo)物體的偏移像素； 4) 根據(jù)得到偏移像素計算云臺偏移角度，并將得到云臺偏移角度加到云臺預(yù)置位上， 得到校正后的絕對角度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云臺校正方法，其特征在于，所述步驟4)云臺偏移角度的計算 過程如下： A. 根據(jù)目標(biāo)物體的偏移像素計算出目標(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為所用攝像機的 像素尺寸； B. 由攝像機當(dāng)前變焦倍數(shù)k計算其當(dāng)前的焦距f， f = kfi 其中fi為攝像機的最小焦距； C. 根據(jù)目標(biāo)物體的物理偏移和攝像機當(dāng)前的焦距，計算云臺的偏移角度，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所述的云臺校正方法，其特征在于，所述模板圖片是在大視場下采集 的。 4 .根據(jù)權(quán)利要求3所述的云臺校正方法，其特征在于，所述目標(biāo)物體的偏移像素 Cx和Cy 的計算過程為:通過顯著性特性計算，分析候選區(qū)域，采用局部自適應(yīng)的核回歸計算匹配區(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)明涉及一種云臺校正方法，屬于云臺校準(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，并記錄下此時的方位角、俯仰角和相機變焦倍數(shù)；然后對模板圖片進行建模，以模板圖片的中心點為中心提取出目標(biāo)物體的輪廓；再以模板圖片采集時的預(yù)置位置設(shè)置云臺和相機進行圖片采集，將采集的圖片和模板圖片進行比對，計算出目標(biāo)物體的偏移像素；最后根據(jù)得到偏移像素計算云臺偏移角度，并將得到云臺偏移角度加到云臺預(yù)置位上，得到校正后的絕對角度。本發(fā)明采用機器視覺技術(shù)對目標(biāo)點進行識別，能夠快速調(diào)整云臺姿態(tài)，無需外加傳感器，提高了云臺的對準(zhǔn)精度，減小了拍攝圖片時的目標(biāo)偏離誤差。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105513072
【申請?zhí)枴緾N201510900878
【發(fā)明人】張風(fēng)奇
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月5日