一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像拍攝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一些大面積、惡劣環(huán)境或者偏遠(yuǎn)地區(qū)的巡檢工作正在逐漸由人工轉(zhuǎn)為巡檢機(jī)器 人來完成。以大型的變電站為例，除了日常巡檢、定期巡檢以外，在雷雨天氣更加需要派出 人員對變電站進(jìn)行特巡，而在極端惡劣的天氣下，人工是通常無法對變電站進(jìn)行巡檢，這是 出于對人身安全的考慮。
[0003] 然而，基于這種移動(dòng)載體的拍攝方式，現(xiàn)有的做法為全程遙控的方式，即工作人員 在后方通過遙控設(shè)備時(shí)刻控制巡檢機(jī)器人的云臺(tái)上的攝像機(jī)，從而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)攝像機(jī)的焦 距，保證圖像的清晰度以及被拍攝物位于圖像的中心位置。這種拍攝方式雖然實(shí)現(xiàn)了在惡 劣環(huán)境下的巡檢工作，但是仍然需要人工來操控拍攝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確 拍攝方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，包括步驟：
[0006] S1、通過預(yù)設(shè)置的方式調(diào)整安裝在云臺(tái)上的攝像機(jī)位置，使目標(biāo)物出現(xiàn)在攝像機(jī) 的視野內(nèi)；
[0007] S2、將小孔模型作為攝像機(jī)的光學(xué)模型，通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī) 視野的中心位置；
[0008] S3、判斷采集到的圖像是否符合要求，若目標(biāo)物的圖像大小不符合預(yù)定的要求，則 執(zhí)行S4 ;若圖像的大小滿足預(yù)定的要求，而圖像的明暗程度不符合預(yù)定的要求，則執(zhí)行S5 ; 若圖像的大小與明暗程度都符合，則執(zhí)行S6 ;
[0009] S4、根據(jù)目標(biāo)物的圖像外廓的尺寸調(diào)整攝像機(jī)的光圈倍數(shù)，驗(yàn)證調(diào)整后的目標(biāo)物 的圖像外廓的尺寸是否滿足預(yù)定的要求，反復(fù)執(zhí)行S4,直至調(diào)整后的目標(biāo)物的圖像外廓的 尺寸滿足預(yù)定的要求后執(zhí)行S5 ;
[0010] S5、根據(jù)目標(biāo)物的圖像平均像素值調(diào)整攝像機(jī)的變焦倍數(shù)，驗(yàn)證調(diào)整后的目標(biāo)物 的圖像平均像素值是否滿足預(yù)定的要求，反復(fù)執(zhí)行S5,直至調(diào)整后的目標(biāo)物的圖像平均像 素值是否滿足預(yù)定的要求后執(zhí)行S6 ;
[0011] S6、攝像機(jī)執(zhí)彳丁拍攝工作，并保存拍攝的圖像。
[0012] 較佳的，通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī)視野的中心位置包括：
[0013] a、對攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行色塊分割和特征提?。?br>[0014] b、利用色塊的特征并結(jié)合對應(yīng)的環(huán)境信息對色塊進(jìn)行校驗(yàn)，排除干擾色塊；
[0015] c、計(jì)算目標(biāo)物的色塊到圖像中心所需偏轉(zhuǎn)的云臺(tái)角度，通過旋轉(zhuǎn)云臺(tái)將目標(biāo)物定 位至圖像中心，利用移動(dòng)載體對目標(biāo)物的幾何定位模型得到目標(biāo)物相對于移動(dòng)載體的方位 信息，完成對目標(biāo)的定位。
[0016] 較佳的，對攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行色塊分割包括：利用顏色閾值對圖像像素點(diǎn) 分類，并同時(shí)采用八連同算法跟蹤色塊的邊緣點(diǎn)，得到色塊的特征包括輪廓、周長、面積以 及質(zhì)心。
[0017] 本發(fā)明無需人為干預(yù)，自動(dòng)拍攝各個(gè)圖像，并根據(jù)條件和環(huán)境的不同，進(jìn)行優(yōu)化處 理，保證拍攝得到最優(yōu)的圖像。
【附圖說明】
[0018] 圖1所示的是小孔模型的示意圖；
[0019] 圖2至圖7所示的是本發(fā)明識(shí)別與定位的流程圖；
[0020] 圖8所示的是本發(fā)明的輻射對稱示意圖；
[0021] 圖9所示的是本發(fā)明的機(jī)器人坐標(biāo)系定位幾何模型；
[0022] 圖10所示的是本發(fā)明攝像機(jī)坐標(biāo)系目標(biāo)成像幾何模型。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述 和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024] 為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的 解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0025] 本發(fā)明提供的一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，包括步驟：
[0026] S1、通過預(yù)設(shè)置的方式調(diào)整安裝在云臺(tái)上的攝像機(jī)位置，使目標(biāo)物出現(xiàn)在攝像機(jī) 的視野內(nèi)；
[0027] S2、將小孔模型作為攝像機(jī)的光學(xué)模型，通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī) 視野的中心位置；
[0028] 如圖1所示，小孔模型也稱透視投影模型，圖中平面S為二維成像平面（即視平 面），C為小孔的位置（光學(xué)中心）。S上的點(diǎn)P (X，y)，是三維空間點(diǎn)P (X，Y，Z)在是平面上 的投影。F = d(S，C)稱為該光學(xué)系統(tǒng)的焦距。C為空間三維坐標(biāo)的原點(diǎn)，光軸方向?yàn)閆方 向，視平面與光軸垂直且其X，y軸分別平行于三維空間的X和Y軸。
[0029] 通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī)視野的中心位置具體如下：
[0030] a、對攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行色塊分割和特征提取，本發(fā)明采用閾值分割算法， 利用離線學(xué)習(xí)得到的顏色閾值對圖像像素點(diǎn)分類，并同時(shí)采用八連通算法跟蹤色塊的邊緣 點(diǎn)，得到色塊的輪廓信息和周長、面積、質(zhì)心等特征，如圖2所示，如圖3至圖7所示，通過圖 3所示的跟蹤第一個(gè)色塊，然后通過圖4所示的鏈表排除色塊內(nèi)部點(diǎn)，再通過圖5所示的跟 蹤第二個(gè)色塊邊緣，同樣的通過圖6鏈表排除色塊內(nèi)部點(diǎn)，最后完成分割（如圖7所示）；
[0031] b、利用色塊的特征并結(jié)合對應(yīng)的環(huán)境信息對色塊進(jìn)行校驗(yàn)，排除干擾色塊；
[0032] c、計(jì)算目標(biāo)物的色塊到圖像中心所需偏轉(zhuǎn)的云臺(tái)角度，通過旋轉(zhuǎn)云臺(tái)將目標(biāo)物定 位至圖像中心，利用移動(dòng)載體對目標(biāo)物的幾何定位模型得到目標(biāo)物相對于移動(dòng)載體的方位 信息，完成對目標(biāo)的定位。
[0033] 輻射對稱算法是在人臉識(shí)別中應(yīng)用較為廣泛的一種算法。它利用與圓周上各個(gè)點(diǎn) 的切線方向垂直的直線都相交于一點(diǎn)的特性來檢測圓。對一系列n e N，通過對色塊邊緣點(diǎn) P正負(fù)梯度方向延伸長度η得到p+和p _兩點(diǎn)，其中N為根據(jù)色塊信息確定的半徑變換范圍。 對色塊所有邊緣點(diǎn)做同樣的計(jì)算，統(tǒng)計(jì)Ρ±的集合，可最終確定圖形的形狀和圓心的位置。 如圖8所示，假設(shè)p(i，j)代表圖像色塊邊緣上的一點(diǎn)，g(p)是基于圖像分割算法得到的點(diǎn) P(i，j)的邊緣梯度向量，根據(jù)色塊面積所計(jì)算得到的圓形半徑經(jīng)適當(dāng)擴(kuò)展定義P(i，j)的 影響力范圍[rmin，r max]。利用公式（1)(2)對象素點(diǎn)p(i，j)影響范圍內(nèi)的點(diǎn)建立一個(gè)簡單 的投票機(jī)制可得到最有可能的圓心。
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，其特征在于，包括步驟： 51、 通過預(yù)設(shè)置的方式調(diào)整安裝在云臺(tái)上的攝像機(jī)位置，使目標(biāo)物出現(xiàn)在攝像機(jī)的視 野內(nèi)； 52、 將小孔模型作為攝像機(jī)的光學(xué)模型，通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī)視野 的中屯、位置； 53、 判斷采集到的圖像是否符合要求，若目標(biāo)物的圖像大小不符合預(yù)定的要求，則執(zhí)行 S4 ;若圖像的大小滿足預(yù)定的要求，而圖像的明暗程度不符合預(yù)定的要求，則執(zhí)行S5 ;若圖 像的大小與明暗程度都符合，則執(zhí)行S6 ; 54、 根據(jù)目標(biāo)物的圖像外廓的尺寸調(diào)整攝像機(jī)的光圈倍數(shù)，驗(yàn)證調(diào)整后的目標(biāo)物的圖 像外廓的尺寸是否滿足預(yù)定的要求，反復(fù)執(zhí)行S4,直至調(diào)整后的目標(biāo)物的圖像外廓的尺寸 滿足預(yù)定的要求后執(zhí)行S5; 55、 根據(jù)目標(biāo)物的圖像平均像素值調(diào)整攝像機(jī)的變焦倍數(shù)，驗(yàn)證調(diào)整后的目標(biāo)物的圖 像平均像素值是否滿足預(yù)定的要求，反復(fù)執(zhí)行S5,直至調(diào)整后的目標(biāo)物的圖像平均像素值 是否滿足預(yù)定的要求后執(zhí)行S6 ; 56、 攝像機(jī)執(zhí)行拍攝工作，并保存拍攝的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，其特征在于，所述 通過識(shí)別與定位將目標(biāo)物調(diào)整至攝像機(jī)視野的中屯、位置包括： a、 對攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行色塊分割和特征提取； b、 利用色塊的特征并結(jié)合對應(yīng)的環(huán)境信息對色塊進(jìn)行校驗(yàn)，排除干擾色塊； C、計(jì)算目標(biāo)物的色塊到圖像中屯、所需偏轉(zhuǎn)的云臺(tái)角度，通過旋轉(zhuǎn)云臺(tái)將目標(biāo)物定位 至圖像中屯、，利用移動(dòng)載體對目標(biāo)物的幾何定位模型得到目標(biāo)物相對于移動(dòng)載體的方位信 息，完成對目標(biāo)的定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，其特征在于，所述 對攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行色塊分割包括：利用顏色闊值對圖像像素點(diǎn)分類，并同時(shí)采用 八連同算法跟蹤色塊的邊緣點(diǎn)，得到色塊的特征包括輪廓、周長、面積化及質(zhì)屯、。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于移動(dòng)載體的高可變倍精確拍攝方法，預(yù)設(shè)置的方式來實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的初定位；利用小孔模型作為攝像機(jī)光學(xué)模型，把需要拍攝的設(shè)備調(diào)整到圖像的中心位置，并通過變倍變焦等的調(diào)整方式進(jìn)行精確拍攝，并能夠自動(dòng)進(jìn)行光線適應(yīng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確圖像采集。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號(hào)】CN104637051
【申請?zhí)枴緾N201410856512
【發(fā)明人】方麗華, 林韶文, 劉漢君, 李福鵬, 張新明, 陶熠昆, 韋磊
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局, 浙江國自機(jī)器人技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月31日