專利名稱：云臺自動連續(xù)巡航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種云臺自動連續(xù)巡航方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著安防行業(yè)的興起，我國出現(xiàn)的大批的安防公司，他們提供安防產(chǎn)品和安防解決方案，其中不乏一些優(yōu)秀的企業(yè)，如；海康威視、天地偉業(yè)、浙江大華等。他們的一些產(chǎn)品和服務(wù)在國內(nèi)乃至世界上都有著不小的影響力，但是畢竟安防行業(yè)作為一個(gè)新興行業(yè)，還有著不足之處有待科研工作者的挖掘，比如系統(tǒng)的處理效率、安防系統(tǒng)本身安全性的
保障等。其中，云臺巡航作為安防監(jiān)控的一項(xiàng)必備功能，也存在很多不足，如目前各個(gè)廠家仍然采用著單一的模式，即設(shè)置好預(yù)置點(diǎn)和其他的一些功能，一旦功能開啟，便從預(yù)設(shè)好 的預(yù)置位開始轉(zhuǎn)動云臺逐一巡視各個(gè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了想監(jiān)控哪兒就監(jiān)控哪兒的功能，這看起來已經(jīng)是完美了，這在一般情況下完全也是可以實(shí)現(xiàn)的。然而如果要監(jiān)控的是一個(gè)線路是彎曲的或者含有彎曲部分，那么就得按照彎曲的線路進(jìn)行設(shè)置預(yù)置點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)無遺漏的監(jiān)控，這必然會增加監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，并且不可能把整個(gè)曲線上都設(shè)置上巡航監(jiān)控點(diǎn)，這對于全線實(shí)現(xiàn)高密度監(jiān)控是不利的。如跑道的監(jiān)控，就不是對某些點(diǎn)監(jiān)控。橢圓形跑道的部分路段是彎曲的，這樣預(yù)置點(diǎn)設(shè)置起來就可能會多些，首先，這不僅增加了前端嵌入式設(shè)備的處理工作，其次，對預(yù)置點(diǎn)信息的保存也占用了一些存儲空間，一定程度上加劇了資源的緊張程度。目前在安防領(lǐng)域還沒有太多的人關(guān)注這個(gè)問題，也許是因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)才剛剛出現(xiàn)，也許是因?yàn)槿藗儾徊徽J(rèn)為這是個(gè)急需解決的或需要解決的問題，鑒于以上說明，這個(gè)技術(shù)問題是需要解決的。除了前述的問題外，如當(dāng)前某些應(yīng)用中一個(gè)通道最多可以設(shè)置16個(gè)預(yù)置點(diǎn)，預(yù)置點(diǎn)的多寡不僅對存儲資源的占用有影響，也會對其他資源的占用會有比較大的影響。另外，如云臺控制端的存儲空間有限，為擴(kuò)展預(yù)置位，需要其他的外部存儲空間，這又會涉及到同步問題和傳輸問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述存在的問題，本發(fā)明提出一種基于特征提取的彎道云臺自動連續(xù)巡航方法，提高了巡航的平均速度。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案為
一種云臺自動連續(xù)巡航方法，應(yīng)用于具有彎道巡航的場景，匹配彎道兩端各設(shè)置一個(gè)預(yù)置點(diǎn)；
作為下位機(jī)的云臺按照預(yù)定的線路開啟巡航，并把云臺當(dāng)前角度以及所采集的視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)；
比較所述角度與彎道兩端的預(yù)置點(diǎn)所對應(yīng)的云臺角度，若不一致，則繼續(xù)按照預(yù)定的路線巡航，若一致，則開啟匹配該彎道的自動連續(xù)巡航；其中所述自動連續(xù)巡航為
1)從當(dāng)前回傳的所述視頻圖像中提取一個(gè)[NXN]的模板，N為自然數(shù)，表示像素點(diǎn)數(shù)；
2)從所述模板中提取邊緣點(diǎn)，并對邊緣點(diǎn)置位，其余點(diǎn)復(fù)位，得到[NXN]矩陣；
3)依據(jù)所述矩陣的行列為正交的坐標(biāo)構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系，將所提取的邊緣點(diǎn)映射到參數(shù)空間，形成匹配每個(gè)邊緣點(diǎn)的各一條三角函數(shù)曲線；
4)統(tǒng)計(jì)三角函數(shù)曲線中與其他三角函數(shù)曲線在量化后參數(shù)空間某點(diǎn)相交的次數(shù)，并保持對應(yīng)；然后對參數(shù)空間的點(diǎn)進(jìn)行最大值檢測，以找到參數(shù)空間里三角函數(shù)曲線經(jīng)過最多的點(diǎn)，并依據(jù)所述矩陣找到對應(yīng)該特征三角函數(shù)曲線的邊緣點(diǎn)在平面直角坐標(biāo)系參數(shù)空間中的參數(shù)Θ 1，取θ =90°- Θ I ；
5)如果自動連續(xù)巡航?jīng)]有結(jié)束，則讀入對應(yīng)彎道下一個(gè)預(yù)置點(diǎn)的角度信息(Θ nh, θ nv),與當(dāng)前預(yù)置點(diǎn)(Θ ch, Θ cv)組成一個(gè)方向判斷因子,并通過下式確定云臺轉(zhuǎn)·動方向
上θ ην> Θ cv下θ ην< Θ cv左Θ nh< Θ ch右Θ nh> Θ ch
并在上式中任意兩個(gè)成立時(shí)，確定一個(gè)運(yùn)動方向；
并依據(jù)當(dāng)前云臺速度確定云臺的水平VH與俯仰VV速度
VH= I VOsina θ iVV= I VOsina θ i
把所述水平VH與俯仰VV速度發(fā)送給云臺以控制云臺運(yùn)行，當(dāng)兩個(gè)速度中某個(gè)值為O時(shí)，則不發(fā)送對應(yīng)方向上的速度值。依據(jù)本發(fā)明的上述云臺自動連續(xù)巡航方法，其有益效果是，數(shù)據(jù)處理主要集中到上位機(jī)，也就是圖像處理和運(yùn)算采用了上重下輕的架構(gòu)，使得下位機(jī)在不增加工作負(fù)擔(dān)的情況下來實(shí)現(xiàn)更智能的操作。部分功能轉(zhuǎn)移到上位機(jī)，進(jìn)一步減輕下位機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高了下位機(jī)工作穩(wěn)定性，特別是針對下位機(jī)維修不便或是一經(jīng)安裝要求不可拆卸的工作要求，此方法可以減少下位機(jī)的故障率。而對于彎道部分只在兩端設(shè)置巡航預(yù)置點(diǎn)，中間部分開啟云臺自動連續(xù)巡航功能，通過反饋控制實(shí)現(xiàn)彎道部分的自動巡航功能，這樣不僅減少了預(yù)置點(diǎn)的設(shè)置，而且一定程度上實(shí)現(xiàn)了巡航的智能化。巡航線路根據(jù)模板的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確度的控制。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，云臺當(dāng)前角度的生成方法是電子羅盤或云臺相對角度法。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，所述模板存放于上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫，并開放人工修改權(quán)限。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，所述模板的N值為100。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫還存放有云臺的預(yù)置位號、對應(yīng)預(yù)置位號的云臺角度，以及自動連續(xù)巡航線路上的預(yù)置位號、對應(yīng)該預(yù)置位號處的彎道巡航開啟或者關(guān)閉標(biāo)志。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，從所述模板中提取邊緣點(diǎn)的步驟為，對模板進(jìn)行灰度化，以亮度為區(qū)分參數(shù)，按照預(yù)定的閾值進(jìn)行閾值分割，從而將模板圖像中的彎道區(qū)域與環(huán)境區(qū)域區(qū)分開。上述云臺自動連續(xù)巡航方法，[NXN]矩陣映射到參數(shù)空間的映射方程為
p=x氺cos(Θ)+y氺sin(Θ )；
將矩陣?yán)锏牡谝痪S坐標(biāo)作為X，第二位坐標(biāo)作為y，而參數(shù)Θ為參數(shù)空間的自變量。


圖I為依據(jù)本發(fā)明云臺控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為視頻圖像模板截取及處理示意圖，其中參數(shù)空間框格取自 儀表，不影響發(fā)明內(nèi)容的表達(dá)。圖3為方向與速度計(jì)算流程圖。圖4參數(shù)空間變換方程的幾何示意圖。
具體實(shí)施例方式參照說明書附圖1，構(gòu)成云臺控制的系統(tǒng)，包括云臺控制器所控制的云臺，以及載于云臺上的攝像頭，其中云臺控制器構(gòu)成通常被認(rèn)為包含于云臺，而構(gòu)成上位機(jī)，用于云臺的功能控制。在圖I所示的結(jié)構(gòu)中，云臺控制器通過傳輸模塊與上位機(jī)通信。關(guān)于下位機(jī)模塊，用于提供預(yù)置點(diǎn)視察功能、巡航功能、云臺角度實(shí)時(shí)回傳功能和視頻捕捉功能。預(yù)置點(diǎn)視察功能是現(xiàn)在安防領(lǐng)域機(jī)器必備的功能，它是巡航功能的基礎(chǔ)；巡航功能是目前無人監(jiān)控的基礎(chǔ)，它可以按照預(yù)先的設(shè)置的預(yù)置點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)遍歷視察，減少了人工的參與，實(shí)現(xiàn)了一定的智能；云臺角度實(shí)時(shí)回傳功能可以把云臺目前的角度信息實(shí)時(shí)回傳給上位機(jī)，目前有電子羅盤和云臺相對角度兩種角度計(jì)算方式，電子羅盤可以提供相對于地球的云臺角度，而云臺相對角度是相對于云臺自定義零度位置計(jì)算的，這兩種方法均可以作為上位機(jī)數(shù)據(jù)處理依據(jù)。以云臺相對角度為例說明，因?yàn)樗悄壳笆褂幂^多的；視頻捕捉功能提供了前端場景的信息，同時(shí)也是上位機(jī)數(shù)據(jù)處理的原始數(shù)據(jù)。關(guān)于信息傳輸模塊，其包括控制信息、反饋信息、視頻數(shù)據(jù)信息，此模塊僅提供一個(gè)通信鏈路，為信息的傳遞提供支持。關(guān)于上位機(jī)模塊，為了不增加下位機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，本方案的突出特定點(diǎn)是利用下位機(jī)原有的基礎(chǔ)功能同時(shí)充分發(fā)揮上位機(jī)的速度與存儲優(yōu)勢。該模塊主要任務(wù)是彎道自動連續(xù)巡航功能的開關(guān)控制、速度計(jì)算、方向計(jì)算、巡航線路的精確度控制、上位機(jī)配置信息的記錄與管理等功能。增上所述，依據(jù)圖I所示的架構(gòu)，其具有以下顯著特點(diǎn)
I、由于圖像的數(shù)據(jù)含量是相當(dāng)大的，本方案采用的上重下輕的設(shè)計(jì)架構(gòu)將圖像數(shù)據(jù)的處理全部放到上位機(jī)，也就是下位機(jī)把當(dāng)前云臺的角度信息和視頻信息交由上位機(jī)來處理，使得下位機(jī)在不增加工作負(fù)擔(dān)的情況下來實(shí)現(xiàn)更智能的操作，最后又上位機(jī)把控制信息回傳給下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)的巡航控制。2、用戶使用時(shí)可以針對有特征的線路只在兩端設(shè)置巡航預(yù)置點(diǎn)，中間部分開啟云臺自動連續(xù)巡航功能，使云臺沿彎道巡航，上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前的視頻畫面特點(diǎn)自動控制云臺巡航方向，可以適應(yīng)直線巡航和彎道巡航，兩個(gè)巡航方法的切換由彎道自動連續(xù)巡航功能的開關(guān)控制，彎道自動連續(xù)巡航功能開則執(zhí)行彎道巡航，彎道自動連續(xù)巡航功能關(guān)則切換為直線巡航。這樣不僅減少了預(yù)置點(diǎn)的設(shè)置，而且一定程度上實(shí)現(xiàn)了巡航的智能化。其中預(yù)置點(diǎn)為所說的開關(guān)控制提供了基礎(chǔ)，這就是在彎道的兩端各設(shè)置一個(gè)預(yù)置點(diǎn)，匹配預(yù)置點(diǎn)對應(yīng)的云臺角度即可實(shí)現(xiàn)開關(guān)點(diǎn)的選擇。而通過對兩預(yù)置點(diǎn)的角度，還可以實(shí)現(xiàn)方向判斷。3、巡航線路根據(jù)模板的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確度的控制，模板由人工設(shè)置，用一個(gè)數(shù)表示模板參數(shù)，并存于數(shù)據(jù)庫，如模板參數(shù)為N則表示一個(gè)具有NXN個(gè)像素的圖片區(qū)域，模板參數(shù)是彎道巡航用到的有一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。4、部分功能轉(zhuǎn)移到上位機(jī)，進(jìn)一步減輕下位機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高了下位機(jī)工作穩(wěn)定性，特別是針對下位機(jī)維修不便或是一經(jīng)安裝要求不可拆卸的工作要求，此方法可以減少下位機(jī)的故障率。主要有屏蔽區(qū)域設(shè)置，巡航功能，尤其是屏蔽區(qū)域占用較多的字節(jié)數(shù)，把功能轉(zhuǎn)移到上位機(jī)，利用大容量的輔助存儲器，這樣既減少了下位機(jī)的訪問存儲器操作來提高反應(yīng)速度，也降低了下位機(jī)存儲成本。如參考圖I所示的結(jié)構(gòu)，包括下位機(jī)模塊、信息傳輸模塊、上位機(jī)模塊。其中下位 機(jī)模塊和信息傳輸模塊為輔助模塊。其中下位機(jī)模塊主要是產(chǎn)生實(shí)時(shí)云臺角度并回傳給上位機(jī)，同時(shí)把視頻源數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)；信息傳輸模塊起到連接上下位機(jī)的通道,上位機(jī)根據(jù)下位機(jī)反饋狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對其控制與視頻圖像的智能處理?？梢钥吹剿职?數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、視頻預(yù)處理模塊、模板提取與處理模塊、視頻檢測模塊、中心控制模塊、警告模塊。在上位機(jī)上對預(yù)置位、巡航線路進(jìn)行設(shè)置時(shí)，關(guān)鍵信息都會被記錄在數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的表內(nèi)，部分模塊工作時(shí)需要數(shù)據(jù)庫提供支持供程序存儲和訪問數(shù)據(jù)。其中，預(yù)置位關(guān)鍵信息包括預(yù)置位號、設(shè)置預(yù)置位時(shí)對應(yīng)的云臺角度；巡航線路關(guān)鍵信息包括巡航線路上的預(yù)置位號、預(yù)置位號處的彎道巡航開啟或關(guān)閉標(biāo)志。另外，應(yīng)當(dāng)理解，現(xiàn)有很多情況下，在下位機(jī)也配只有容量較小的存儲器，也可以存放如預(yù)置點(diǎn)等信息，在本方案中，也不排除把某些相對重要的預(yù)置點(diǎn)信息存放到下位機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程如下
第一步，當(dāng)某路線的巡航開啟后，云臺把自己的角度實(shí)通過RS232或其它線路及網(wǎng)絡(luò)回傳給上位機(jī)，于此同時(shí)，視頻圖像也實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)。應(yīng)知，實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸至上位機(jī)也是當(dāng)前云臺的基本功能。第二步，上位機(jī)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊獲得下位機(jī)的反饋狀態(tài)與視頻數(shù)據(jù)并分別進(jìn)入中心控制模塊與視頻預(yù)處理模塊。第三步，中心控制模塊從反饋狀態(tài)中分離出云臺角度信息。視頻預(yù)處理模塊對視頻源數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理同時(shí)送到顯示器顯示。第四步，包括控制中心控制彎道巡航開關(guān)、抓圖并讀取模板參數(shù)N、從抓到的圖片中提取NXN的模板、模板處理。其中彎道巡航的開關(guān)控制方法是當(dāng)巡航到某一點(diǎn)或巡航停止時(shí)，把此時(shí)云臺的回傳角度與記錄在程序中并存于數(shù)據(jù)庫的彎道巡航開始的預(yù)置點(diǎn)角度對比，如果相等則表示要開啟彎道巡航，否則，按原來方法繼續(xù)后面得動作。如果此時(shí)開啟了彎道自動連續(xù)巡航功能，由于設(shè)置預(yù)置位時(shí)已把預(yù)置位的關(guān)鍵信息存入數(shù)據(jù)庫，在此提取出來，同時(shí)從數(shù)據(jù)庫內(nèi)讀取模板參數(shù)N，接著從預(yù)覽的視頻中抓取一副圖片，則該副圖片被送到模板提取與處理模塊，最終將一個(gè)角度參數(shù)Θ，該角度為彎道內(nèi)某處的運(yùn)動方向所在直線的角度，是一個(gè)相對于云臺當(dāng)前位置的角度，或者說角度差；然后把該角度被作為方向控制參數(shù)被送到中心控制模塊。第五步，中心控制模塊根據(jù)Θ與巡航線路的下個(gè)預(yù)置點(diǎn)信息計(jì)算出水平轉(zhuǎn)動與垂直轉(zhuǎn)動的方向命令，如左上運(yùn)動，右下運(yùn)動。具體見關(guān)于圖3的解釋說明。參考圖2,視頻圖像|旲板提取及處理不意圖
注本文內(nèi)的實(shí)時(shí)處理是指實(shí)時(shí)的抓取預(yù)覽視頻中的一副圖片進(jìn)行處理，進(jìn)而控制下位機(jī)，本文實(shí)時(shí)性由算法的效率和上位機(jī)處理器性能來保證，在算法中會用到一些數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)，如預(yù)置位與巡航線路信息，作為實(shí)時(shí)處理輸入數(shù)據(jù)的一部分。首先提取視頻模板，方法為從數(shù)據(jù)庫讀取視頻模板參數(shù)N，該參數(shù)對應(yīng)一個(gè)[NXN]的模板，然后在算法中提取前面所抓取圖像的中間的一個(gè)[NXN]的子圖像作為進(jìn)一步處理的數(shù)據(jù)，理論上N的值越小路線分割越細(xì)致，巡航線路的精確度越高，但實(shí)際上是N值太小會導(dǎo)致無有效數(shù)據(jù)，進(jìn)而對巡航產(chǎn)生不可知的控制，這里限定N值是100，對應(yīng)含有 100X100個(gè)像素的視頻模板，最大不應(yīng)超過顯示視頻的垂直方向的像素個(gè)數(shù)。然后經(jīng)過灰度化、閾值分割將圖像中彎道區(qū)域與其他區(qū)域區(qū)分開來，表現(xiàn)為亮度的不同，這里的閾值分割是一個(gè)亮度為度量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定亮度閾值；然后提取彎道的特征，在本實(shí)施例中用的是彎道的邊緣特征，用邊緣檢測算法提取邊緣點(diǎn)，其中心思想是將模板圖像中每個(gè)像素點(diǎn)包括它周圍的一個(gè)小區(qū)域的像素值進(jìn)行分析，如果某些像素點(diǎn)得值與這些之外的像素點(diǎn)得值有較大差異，那么認(rèn)為該點(diǎn)處在彎道邊緣的地方，經(jīng)過邊緣檢測后就把這樣的點(diǎn)處的值賦為1，否則非邊緣點(diǎn)賦值為O。經(jīng)過上面的處理得到一副帶緊包含O、I值得模板圖像，在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一個(gè)[NXN]的矩陣。(3)將只有O和I的數(shù)據(jù)矩陣中值為I的點(diǎn)，即邊緣點(diǎn)，映射到參數(shù)空間。映射方程為
p=x氺cos(theta)+y*sin(theta)
也就是將矩陣?yán)锏牡谝痪S坐標(biāo)作為X，第二維坐標(biāo)作為1，theta為參數(shù)空間的自變量，這樣矩陣?yán)锏拿總€(gè)點(diǎn)在矩陣中的位置(x，y)在參數(shù)空間就可以形成一條正弦曲線，而且如果共線的點(diǎn)會在參數(shù)空間相交。這個(gè)用平面幾何知識可以解釋，在圖4中可以示出一個(gè)幾何關(guān)系
xOcosΘ +yOsin Θ =xlcosΘ +ylsin Θ =r
就是說當(dāng)參數(shù)空間的自變量取Θ值時(shí)，兩點(diǎn)(10，70)、(11，71)在參數(shù)空間有相同的值r。(4)與此同時(shí),對參數(shù)空間中參數(shù)Θ和r的可能取值范圍進(jìn)行量化。因?yàn)閞對應(yīng)平面上原點(diǎn)到直線的垂直距離，它的最大值與視頻像畫面對角線上的像素個(gè)數(shù)對應(yīng)，根據(jù)預(yù)覽畫面的分辨率可以計(jì)算，每段長度設(shè)為Ar ; Θ是直線的垂線段在平面坐標(biāo)系上與X軸正方向的夾角相對應(yīng)，故將Θ的值分成180段，每段長度設(shè)為Λ 9，形成多個(gè)(八^八Θ)小單元，相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)指針。每個(gè)小單元設(shè)置一個(gè)累加器，從而構(gòu)造出一個(gè)累加器數(shù)組A(r, Θ)，并將其所有數(shù)據(jù)初始化為O;對圖像空間每個(gè)點(diǎn)讓Θ取遍所有可能的值，根據(jù)極坐標(biāo)方程算出相應(yīng)的r，根據(jù)Θ和r的值，對累加數(shù)組A進(jìn)行累加；由A(r，Θ)的數(shù)值可得共線點(diǎn)的個(gè)數(shù)，也可確定直線。(5)檢索A(r，Θ )，求出最大的值，即相交次數(shù)最多的點(diǎn)，其對應(yīng)的rl，Θ I就是平面空間共線點(diǎn)所在直線垂線的傾斜角與原點(diǎn)到直線的距離，則直線的傾斜Θ i角為90°-Θ I,如果0i大于90°說明平面空間的直線斜率小于0，0i值做為速度計(jì)算一個(gè)關(guān)鍵依據(jù)。參考圖3，方向與速度計(jì)算流程圖
(I)控制中心獲得Θ i的同時(shí)，根據(jù)目前所在 巡航路線的位置，如果沒有巡航完畢，讀入巡航路徑的下一個(gè)預(yù)置點(diǎn)的角度信息(Θ nh, θ nv)，與當(dāng)前預(yù)置點(diǎn)(Θ ch, Θ cv)組成一個(gè)方向判斷因子，其中(θ ，θην),( 9ch, 0CV)分別為下一個(gè)預(yù)置點(diǎn)的水平與垂直角度和當(dāng)前預(yù)置點(diǎn)的云臺的水平與垂直角度，通過下文第(3)步的比較得出該朝什么方向運(yùn)動，并通過控制中心向下位機(jī)發(fā)命令來控制。(2)計(jì)算水平與俯仰的速度。根據(jù)速度的合成與分解，假設(shè)當(dāng)前設(shè)置的云臺速度值為VC，水平與俯仰速度值分別為VH、VV,則有
VH= I VOsina θ iVV= I VOsina θ i
如果某個(gè)值為O則不發(fā)送該方向轉(zhuǎn)動命令。(3)轉(zhuǎn)動方向分為四個(gè)區(qū)域，右上、右下、左上、左下，具體向那個(gè)方向行進(jìn)有方向判斷因子決定。具體如下
上θ ην> Θ cv下θ ην< Θ cv左Θ nh< Θ ch右Θ nh> Θ ch
如果上面的比較中有某兩個(gè)成立，則運(yùn)動方向是他們兩個(gè)的組合，如右上運(yùn)動，由此向設(shè)備發(fā)送命令來控制云臺的運(yùn)動。對于特殊情況θ ην= Θ cv或者Θ nh= Θ ch在此處暫不考慮。
權(quán)利要求
1.一種云臺自動連續(xù)巡航方法，應(yīng)用于具有彎道巡航的場景，其特征在于，匹配彎道兩端各設(shè)置一個(gè)預(yù)置點(diǎn)； 作為下位機(jī)的云臺按照預(yù)定的線路開啟巡航，并把云臺當(dāng)前角度以及所采集的視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)； 比較所述角度與彎道兩端的預(yù)置點(diǎn)所對應(yīng)的云臺角度，若不一致，則繼續(xù)按照預(yù)定的路線巡航，若一致，則開啟匹配該彎道的自動連續(xù)巡航； 其中所述自動連續(xù)巡航為 1)從當(dāng)前回傳的所述視頻圖像中提取一個(gè)[NXN]的模板，N為自然數(shù)，表示像素點(diǎn)數(shù)； 2)從所述模板中提取邊緣點(diǎn)，并對邊緣點(diǎn)置位，其余點(diǎn)復(fù)位，得到[NXN]矩陣； 3)依據(jù)所述矩陣的行列為正交的坐標(biāo)構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系，將所提取的邊緣點(diǎn)映射到參數(shù)空間，形成匹配每個(gè)邊緣點(diǎn)的各一條三角函數(shù)曲線； 4)統(tǒng)計(jì)三角函數(shù)曲線中與其他三角函數(shù)曲線在量化后參數(shù)空間某點(diǎn)相交的次數(shù)，并保持對應(yīng)；然后對參數(shù)空間的點(diǎn)進(jìn)行最大值檢測，以找到參數(shù)空間里三角函數(shù)曲線經(jīng)過最多的點(diǎn)，并依據(jù)所述矩陣找到對應(yīng)該特征三角函數(shù)曲線的邊緣點(diǎn)在平面直角坐標(biāo)系參數(shù)空間中的參數(shù)Θ 1，取θ =90°- Θ I ； 5)如果自動連續(xù)巡航?jīng)]有結(jié)束，則讀入對應(yīng)彎道下一個(gè)預(yù)置點(diǎn)的角度信息(Θ nh, θ nv),與當(dāng)前預(yù)置點(diǎn)(Θ ch, Θ cv)組成一個(gè)方向判斷因子,并通過下式確定云臺轉(zhuǎn)動方向上θ ην> Θ cv下θ ην< Θ cv左Θ nh< Θ ch右Θ nh> Θ ch 并在上式中任意兩個(gè)成立時(shí)，確定一個(gè)運(yùn)動方向； 并依據(jù)當(dāng)前云臺速度確定云臺的水平Vh與俯仰Vv速度 Vh= I Vc*sina θ i Vv= I Vc*sina θ i 把所述水平Vh與俯仰Vv速度發(fā)送給云臺以控制云臺運(yùn)行，當(dāng)兩個(gè)速度中某個(gè)值為O時(shí)，則不發(fā)送對應(yīng)方向上的速度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，云臺當(dāng)前角度的生成方法是電子羅盤或云臺相對角度法。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，所述模板存放于上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫，并開放人工修改權(quán)限。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，所述模板的N值為100。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫還存放有云臺的預(yù)置位號、對應(yīng)預(yù)置位號的云臺角度，以及自動連續(xù)巡航線路上的預(yù)置位號、對應(yīng)該預(yù)置位號處的彎道巡航開啟或者關(guān)閉標(biāo)志。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，從所述模板中提取邊緣點(diǎn)的步驟為，對模板進(jìn)行灰度化，以亮度為區(qū)分參數(shù)，按照預(yù)定的閾值進(jìn)行閾值分割，從而將模板圖像中的彎道區(qū)域與環(huán)境區(qū)域區(qū)分開。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的云臺自動連續(xù)巡航方法，其特征在于，[NXN]矩陣映射到參數(shù)空間的映射方程為 p=x氺cos(Θ)+y氺sin(Θ )； 將矩陣?yán)锏牡谝痪S坐標(biāo)作為X，第二位坐標(biāo)作為y，而參數(shù)Θ為參數(shù)空間的自變量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種云臺自動連續(xù)巡航方法，數(shù)據(jù)處理主要集中到上位機(jī)，使得下位機(jī)在不增加工作負(fù)擔(dān)的情況下來實(shí)現(xiàn)更智能的操作。部分功能轉(zhuǎn)移到上位機(jī)，進(jìn)一步減輕下位機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高了下位機(jī)工作穩(wěn)定性，特別是針對下位機(jī)維修不便或是一經(jīng)安裝要求不可拆卸的工作要求，此方法可以減少下位機(jī)的故障率。而對于彎道部分只在兩端設(shè)置巡航預(yù)置點(diǎn)，中間部分開啟云臺自動連續(xù)巡航功能，通過反饋控制實(shí)現(xiàn)彎道部分的自動巡航功能，這樣不僅減少了預(yù)置點(diǎn)的設(shè)置，而且一定程度上實(shí)現(xiàn)了巡航的智能化。巡航線路根據(jù)模板的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度的控制。
文檔編號G06T7/00GK102891991SQ20121042333
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者彭春華, 姜瑋 申請人:山東神戎電子股份有限公司