一種云臺校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種云臺校正方法，屬于云臺校準技術領域。
【背景技術】
[0002] 在無人職守的變電站、機房的遠程監控等需要移動監控的場所，平時沒有相關的 工作人員在值班，運維人員在控制中心通過遠程控制云臺裝置來操作監控場所里的活動軌 道攝像機對設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，由于導航精度的原因，機器人的停車誤差 會過大，造成拍攝圖片發生偏離，為了提高云臺的對準精度，需要對云臺進行校正。傳統的 校正方法大都采用機械式的校正策略，例如申請號為201410694969的專利文件，該專利文 件公開了一種姿態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 螺儀等傳感器技術來檢測軌道平臺及云臺攝像機的姿態變化，根據所檢測姿態變化計算軌 道平臺的實際行進距離和云臺攝像機偏轉角度及俯仰角度，再通過與預設值進行對比來計 算機械誤差，并根據該誤差對云臺位置進行修正。可見，該文件中需要外加傳感器才能實 現，既增加了成本，又可能由于外加傳感器本身的誤差導致校正精度不高。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種云臺校正方法，以提高云臺的對準精度，以減小拍攝圖 片時的目標偏離誤差。
[0004] 本發明為解決上述技術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；
[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物體的輪廓；
[0007] 3)以模板圖片采集時的預置位置設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，計算出目標物體的偏移像素；
[0008] 4)根據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.根據目標物體的偏移像素計算出目標物體的物理偏移，
[0011] dx=cxXp
[0012] dy = cyXp
[0013] 其中，心和心為目標物體的物理偏移，cx和cy為目標物體的偏移像素，P為所用攝像 機的像素尺寸；
[0014] B.由攝像機當前變焦倍數k計算其當前的焦距f，
[0015] f = kfi
[0016] 其中心為攝像機的最小焦距；
[0017] C.根據目標物體的物理偏移和攝像機當前的焦距，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 域，采用局部自適應的核回歸計算匹配區域，即可得到目標中心位置偏移像素 cx和cy。
[0021] 本發明的有益效果是:本發明首先采集某一預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;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物體的輪廓;再以模板圖片采集時的預置位置設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，計算出目標物體的偏移像素;最后根據得到偏 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置位上，得到校正后的絕對 角度。本發明采用機器視覺技術對目標點進行識別，能夠快速調整云臺姿態，無需外加傳感 器，提高了云臺的對準精度，減小了拍攝圖片時的目標偏離誤差。本發明不僅適用于變電站 巡檢機器人領域的云臺校正，也同樣適用于其他領域的云臺校正。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發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是本發明云臺校正方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0026] 本發明采用機器視覺技術對目標點進行識別，通過采集某一預置位置的圖片作為 模板圖片，并記錄下此時的方位角、俯仰角和相機變焦倍數;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物體的輪廓；以模板圖片采集時的預置位置設置云臺和相 機進行圖片采集，將采集的圖片和模板圖片進行比對，計算出目標物體的偏移像素;根據得 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說明，具體的實施步驟 如下：
[0027] 1.首先采集到某一預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k作為預置位保存。這 里的預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，以目標中心點為中心提取出目標物體的輪廓，然后保 存模板。在機器人全自動工作時，以模板采集時的預置位設置云臺和相機，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，分析候選區域，然后采 用局部自適應的核回歸計算匹配區域，即可得到目標中心位置偏移像素 Cx和Cy。該過程為現 有技術，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定，標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] 由當前變焦倍數k計算得到當前焦距: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#庶，
[0035]
(2) J
[0036]將角度偏差ΔΘ和Δ γ加到預置位上，得到校正后的絕對角度。
[0037]本發明通過采用機器視覺技術對目標點進行識別，能夠快速調整云臺姿態，實現 了對云臺的校正，本發明不僅適用于變電站巡檢機器人領域的云臺校正，也同樣適用于其 他領域的云臺校正。
【主權項】
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； 2) 對模板圖片進行建模，W模板圖片的中屯、點為中屯、提取出目標物體的輪廓； 3. W模板圖片采集時的預置位置設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，計算出目標物體的偏移像素； 4) 根據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置位上， 得到校正后的絕對角度。2. 根據權利要求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. 根據目標物體的偏移像素計算出目標物體的物理偏移， dx = CxXp dy=Cy Xp 其中，dx和dy為目標物體的物理偏移，Cx和Cy為目標物體的偏移像素，P為所用攝像機的 像素尺寸； B. 由攝像機當前變焦倍數k計算其當前的焦距f， f = kfi 其中fi為攝像機的最小焦距； C. 根據目標物體的物理偏移和攝像機當前的焦距，計算云臺的偏移角度，包括方位角 度偏差A 0和俯仰角度偏差A 丫，3. 根據權利要求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 .根據權利要求3所述的云臺校正方法，其特征在于，所述目標物體的偏移像素 Cx和Cy 的計算過程為:通過顯著性特性計算，分析候選區域，采用局部自適應的核回歸計算匹配區 域，即可得到目標中屯、位置偏移像素Cx和Cy。
【專利摘要】本發明涉及一種云臺校正方法，屬于云臺校準技術領域。本發明首先采集某一預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；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物體的輪廓；再以模板圖片采集時的預置位置設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，計算出目標物體的偏移像素；最后根據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置位上，得到校正后的絕對角度。本發明采用機器視覺技術對目標點進行識別，能夠快速調整云臺姿態，無需外加傳感器，提高了云臺的對準精度，減小了拍攝圖片時的目標偏離誤差。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105513072
【申請號】CN201510900878
【發明人】張風奇
【申請人】中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月5日