专利名称：一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法
技术领域：
本发明属于驱鸟装置技术领域，具体涉及一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法。
背景技术：
目前在航空、电力等领域，鸟类对航空领域飞机的飞行安全造成严重的安全隐患；而鸟类在高压杆塔上筑巢，也会对电力系统的安全造成影响；同时，鸟类的排泄物会腐蚀金属设备，造成设备使用寿命缩短、提前报废以及各类使用故障。目前一般采用人工驱鸟，不仅浪费人力财力，效果也不甚理想。而捕杀鸟类则会影响生态平衡，非长久之计。还有利用各种声音驱鸟的装置，虽然初期会起到一些作用，但由 于鸟类的适应能力极强，其效果会逐渐下降。利用仿生拟态之类的装置驱鸟，同样由于鸟类的适应能力而难以起到应有的作用。还有利用闪光之类的方法驱鸟，由于白天自然光很强，闪光的作用范围极有限，仅在自然光较弱的条件下能够体现效果，且也会逐渐被鸟类所适应。目前的激光驱鸟装置，如专利号CN 200820068090. 8的专利，是一种靠人工瞄准的激光驱鸟装置，由于人工瞄准的精度差，且浪费人力资源，所以其效果受到影响。而专利号为CN 200520029033. 5的专利激光驱鸟灯，则是在水平360度和垂直90度的范围内进行扫描(半球形覆盖整个天空)，其激光功率分散严重，驱鸟效果也会受到影响，如果想达到理想效果，则需使用大功率的激光器，其散热等条件相当苛刻，会造成成本上升；且大范围的无差别扫描照射，可能会对周围的行人、车辆甚至飞机等设备造成影响，造成严重后果。专利号为CN201110330328. 6的专利激光驱鸟器采用一束功率为500mW，直径152mm的绿色激光向下贴着地面扫描，能够驱赶落在地上的鸟类，也在一定程度上避免了扫描激光对过往行人、车辆和飞机的干扰。但是对飞行中的鸟类无能为力，且有可能对小孩和宠物造成影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法，主要解决短时间内实现对多只鸟的自动侦测、跟踪和瞄准，并利用低功率激光分时对多只鸟照射，达到驱鸟的目的。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于包括水平转台、垂直转台；所述垂直转台设置在水平转台上，且水平转台与垂直转台活动连接；所述垂直转台内设置有摄像头和至少一个激光发射单元。所述激光发射单元包括至少一个激光器、旋转反射器a和旋转反射器b ;所述旋转反射器a设置在激光器的前方。所述旋转反射器a和旋转反射器b的转轴互相垂直。所述水平转台、垂直转台、摄像头、激光器、旋转反射器a、旋转反射器b均通过数据线与控制器连接。所述控制器通过以太网与后台设备的服务器连接。所述控制器为PC机或能够实现图像处理功能的嵌入式处理器。所述旋转反射器a和旋转反射器b均为扫描振镜。一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤 a、开始，打开水平转台电源、垂直转台电源、摄像头电源、激光器电源、旋转反射器a电源、旋转反射器b电源和控制器；b、程序初始化，对水平转台、垂直转台、控制器进行程序初始化；控制水平转台和垂直转台复位；使摄像头和激光器处于关闭状态；C、启动摄像头，摄像头进入摄像|旲式；d、按照设置路径扫描，控制器启动扫描程序，同时启动水平转台和垂直转台；水平转台和垂直转台带动摄像头和激光发射单元按照扫描路径程序设定的路径进行扫描，摄像头将采集的图像数据传送至控制器；e、图像背景差分，控制器对接收到的图像数据进行背景差分处理；f、是否有活动物体，根据步骤e中背景差分处理结果，判断是否存在移动的物体，如果存在移动的物体，则提取运动物体的图像数据，并进入步骤g ;如果不存在移动的物体，则返回步骤d，继续扫描；g、图形特征匹配，控制器将步骤f提取的运动物体图像数据结合控制器数据库中的鸟类特征图像进行图形特征匹配；h、活动物体是否为鸟类，根据步骤g图形特征匹配的结果，如果是鸟类，则进入步骤i ;如果不是鸟类，则返回步骤d，继续扫描；i、执行驱鸟程序，驱鸟程序执行完成后返回步骤d，继续扫描。所述步骤i包括以下分步骤il、开始，根据步骤h的判断结果结合步骤g图形特征匹配的结果判断采集图像中鸟类的数量是否大于一只，若不是，进入步骤i21 ;若是，进入步骤i31 ；i21、锁定目标，根据步骤d控制器接收到的图像数据，确定鸟类图像在采集图像中的位置；并且控制器驱动水平转台和垂直转台转动，水平转台和垂直转台带动摄像头和激光反射单元移动至鸟类图像位于采集图像的中心位置，锁定目标；i22、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a和旋转反射器b复位；i23、开启激光器,控制器启动激光器；i24、跟踪目标，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像在采集图像中的位置，控制水平转台和垂直转台带动摄像头转动，保持鸟类图像位于采集图像的中心位置；i25、计算目标范围，计算鸟类所占空间；i26、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i25计算出的鸟类所占空间得出旋转反射器a和旋转反射器b的驱动参数；i27、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a和旋转反射器b，激光器发射的激光经旋转反射器a和旋转反射器b反射后照射鸟类；i28、目标是否离开，摄像头将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断鸟类是否离开探测区域，如果鸟类已经离开探测区域，控制器关闭激光器、旋转反射器a和旋转反射器b，驱鸟程序结束；如果鸟类没有离开探测区域，则返回步骤i24，继续跟踪扫描；i31、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心；i32、锁定几何中心点，根据步骤i31得出的所有鸟类图像的几何中心在采集图像中的位置，驱动水平转台和垂直转台转动，水平转台和垂直转台带动摄像头和激光发射单元移动至所有鸟类图像的几何中心位于采集图像的中心位置，锁定几何中心；i33、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a和旋转反射器b复位；i34、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心；i35、跟踪几何中心点，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像的几何中心在采 集图像中的位置，控制水平转台和垂直转台带动摄像头转动，保持鸟类图像的几何中心位 于采集图像的中心位置；i36、计算目标范围，计算图像中每只鸟图像在采集图像的位置，并计算每只鸟所占空间；i37、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i36计算出的每只鸟图像在采集图像的位置和所占空间得出旋转反射器a和旋转反射器b的驱动参数；i38、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a和旋转反射器b，开启激光器，用激光扫描照射所有鸟类；当驱动旋转反射器a和旋转反射器b从一只鸟所占空间移向另一只鸟所占空间时，关闭激光器；i39、目标是否全部离开，摄像头将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断是否所有鸟离开探测区域，如果所有鸟已经离开探测区域，控制器关闭激光器、旋转反射器a和旋转反射器b，驱鸟程序结束；如果还有鸟没有离开探测区域，则返回步骤i34，继续跟踪扫描。所述步骤i21、i24、i32和i35中实现锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点任务的过程包括以下分步骤①、开始，根据步骤il确定的鸟类图像在采集图像中的位置或者i32中确定的所有鸟类图像的几何中心位于采集图像中的位置，以采集图像中心位置为原点，建立直角坐标系，进而确定鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标；②、计算垂直偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离；③、计算水平偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像距采集图像中心位置的水平距离；④、通过PID计算垂直控制量，根据步骤②计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离，通过PID计算出控制器应对垂直转台输出的垂直控制量；⑤、通过PID计算水平控制量，根据步骤③计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的水平距离，通过PID计算出控制器应对水平转台输出的水平控制量；⑥、垂直控 制量输出，控制器根据步骤④得到的垂直控制量驱动垂直转台；⑦、水平控制量输出，控制器根据步骤⑤得到的水平控制量驱动水平转台；⑧、结束，垂直转台和水平转台根据控制器的指示旋转至鸟类位于摄像头几何中心位置，完成锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点的任务。本发明提供的自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法具有以下有益效果I、该自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法首先利用摄像头寻找目标和定位目标，激光发射单元再发射激光达到驱鸟的目的，这样不仅避免了激光的随意照射，从而避免激光器对人和过往车辆的干扰，可以采用低功率的激光器，而且仅当发现目标后开启激光器、旋转反射器a和旋转反射器b，降低了功耗，同时也降低成本；2、该自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法能够在短时间内实现驱赶摄像头拍摄范围内的多个目标；3、该自动瞄准驱鸟装置由于采用低功率的激光器，仅对鸟类暂时性致盲，不会对鸟类造成严重伤害，也避免了由于鸟类对驱鸟装置的适应而导致的驱鸟效果下降；4、该控制方法利用摄像头实时采集数据，并利用控制器对采集的数据进行图像背景差分处理和图形特征匹配处理，能够精准的锁定目标并实时跟踪目标，为驱鸟任务的完成提供了可靠的保证；5、该自动瞄准的多点激光驱鸟装置可以通过以太网更新控制器数据库中的鸟类特征图像、扫描路径程序等以适应不同应用场合的需求；6、该自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法能够自动完成驱鸟作业，节省了人力和财力。
图I为自动瞄准的多点激光驱鸟装置的结构示意图；图2为激光发射单元的结构示意图；图3为有一个激光器时的自动瞄准的多点激光驱鸟装置的结构示意图；图4为自动瞄准的多点激光驱鸟装置发射的激光扫描覆盖示意图；图5为自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法流程图；图6为驱鸟程序流程图；图7为根据鸟类在摄像头中的位置实现锁定目标、跟踪目标或者锁定几何中心点、跟踪几何中心点任务过程流程图；图8为发现单只鸟，自动瞄准的多点激光驱鸟装置寻找到目标时示意图；图9为发现单只鸟，自动瞄准的多点激光驱鸟装置锁定目标时示意图；图10为同时发现三只鸟，自动瞄准的多点激光驱鸟装置寻找到三只鸟几何中心点时示意图；图11为同时发现三只鸟，自动瞄准的多点激光驱鸟装置锁定三只鸟几何中心点时示意图；图12为发现单只鸟，激光发射单元照射驱赶鸟类过程的示意图；图13为发现三只鸟，激光发射单元照射驱赶三只鸟过程的示意图。
其中，I、水平转台；2、垂直转台；3、摄像头；4、激光发射单元；41、激光器；42、旋转反射器a ;43、旋转反射器b。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细的描述，但它不是对本发明的进一步限制。如图I所示，该自动瞄准的多点激光驱鸟装置包括水平转台I、垂直转台2 ;垂直转台2设置在水平转台I上，且水平转台I与垂直转台2活动连接；垂直转台2内设置有摄像头3和至少一个激光发射单元4。如图2所示，激光发射单元4包括至少一个激光器41、旋转反射器a42和旋转反射器b43。旋转反射器a42设置在激光器41的前方。旋转反射器a42和旋转反射器b43的转轴互相垂直。旋转反射器a42和旋转反射器b43均为扫描振镜。如图3所示，当激光发射单元包括一个激光器41时，自动瞄准的多点激光驱鸟装 置包括水平转台I、垂直转台2 ;垂直转台2设置在水平转台I上，且水平转台I与垂直转台2活动连接；垂直转台2内设置有摄像头3和一个激光发射单元4。激光发射单元4包括一个激光器41、旋转反射器a42和旋转反射器b43。旋转反射器a42设置在激光器41的前方。旋转反射器a42和旋转反射器b43的转轴互相垂直。另外，水平转台I、垂直转台2、摄像头3、激光器41、旋转反射器a42、旋转反射器b43均通过数据线与控制器连接。控制器通过以太网与后台设备的服务器连接，协调工作；控制器也可以不接入以太网，独立工作。控制器为PC机或能够实现图像处理功能的嵌入式处理器。能够实现图像处理功能的嵌入式处理器可以为ARM (Advanced RISC Machines)、DSP (Digital Signal Processing) >FPGA (Field-Programmable Gate Array)的控制器。月艮务器的作用是监控自动瞄准激光驱鸟装置的工作状态，控制多台驱鸟装置协同工作，或者进行人工干预等作用。由于采用的水平转台I可以实现水平面内360°旋转，垂直转台2可以实现90°旋转，因此自动瞄准激光驱鸟装置可以带动摄像头3和激光发射单元4实现半球形的全方位瞄准。旋转反射器a5和旋转反射器b6将激光器发射的激光束进行反射，由于旋转反射器a5和旋转反射器b6不断往复摆动，反射的激光束就在一个区域内扫描，该扫描区域集中在摄像头3锁定的鸟类活动区域内，有效提高驱鸟效率，避免因激光束过于集中，而对鸟无法精确瞄准，进而达不到驱鸟效果的问题，提高了激光束的利用率。如图4所示，该扫描区域在水平面内投影角度为O 60°，该扫描区域在竖直面内投影角度为O 60°。如图5所示，该自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法包括以下步骤a、开始，打开水平转台电源、垂直转台电源、摄像头电源、激光器电源、旋转反射器a电源、旋转反射器b电源和控制器；b、程序初始化，对水平转台I、垂直转台2、控制器进行程序初始化；控制水平转台I和垂直转台2复位；使摄像头3和激光器4处于关闭状态；C、启动摄像头3，摄像头3进入摄像t旲式；d、按照设置路径扫描，控制器启动扫描程序，同时启动水平转台I和垂直转台2 ；水平转台I和垂直转台2带动摄像头3和激光发射单元4按照扫描路径程序设定的路径进行扫描，摄像头3将采集的图像数据传送至控制器；e、图像背景差分，控制器对接收到的图像数据进行背景差分处理；f、是否有活动物体，根据步骤e中背景差分处理结果，判断是否存在移动的物体，如果存在移动的物体，则提取运动物体的图像数据，并进入步骤g ;如果不存在移动的物体，则返回步骤d，继续扫描；g、图形特征匹配，控制器将步骤f提取的运动物体图像数据结合控制器数据库中的鸟类特征图像进行图形特征匹配；h、活动物体是否为鸟类，根据步骤g图形特征匹配的结果，如果是鸟类，则进入步骤i ;如果不是鸟类，则返回步骤d，继续扫描； i、执行驱鸟程序，驱鸟程序执行完成后返回步骤d，继续扫描。如图6所示,上述步骤i包括以下分步骤il、开始，根据步骤h的判断结果结合步骤g图形特征匹配的结果判断采集图像中鸟类的数量是否大于一只，若不是，进入步骤i21 ;若是，进入步骤i31 ；i21、锁定目标，根据步骤d控制器接收到的图像数据，确定鸟类图像在采集图像中的位置(如图8所示)；并且控制器驱动水平转台I和垂直转台2转动，水平转台I和垂直转台2带动摄像头3和激光反射单元移动至鸟类图像位于采集图像的中心位置，锁定目标(如图9所示)；i22、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a42和旋转反射器b43复位；i23、开启激光器41,控制器启动激光器41 ；i24、跟踪目标，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像在采集图像中的位置，控制水平转台I和垂直转台2带动摄像头3转动，保持鸟类图像位于采集图像的中心位置(如图9所示)；i25、计算目标范围，计算鸟类所占空间，也就是统计鸟类图像所占面积的像素点个数；i26、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i25计算出的鸟类所占空间得出旋转反射器a42和旋转反射器b43的驱动参数；根据鸟类所占的空间，可以得到激光在两个垂直方向上扫描的角度；这两个在垂直方向上扫描的角度的一半，即为旋转反射器a42和旋转反射器b43偏转的角度；i27、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a42和旋转反射器b43，激光器41发射的激光经旋转反射器a42和旋转反射器b43反射后照射鸟类(如图12所示)；i28、目标是否离开，摄像头3将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头3采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断鸟类是否离开探测区域，如果鸟类已经离开探测区域，控制器关闭激光器41、旋转反射器a42和旋转反射器b43，驱鸟程序结束；如果鸟类没有离开探测区域，则返回步骤i24，继续跟踪扫描；i31、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心；i32、锁定几何中心点，根据步骤i31得出的所有鸟类图像的几何中心在采集图像中的位置(如图10所示)，驱动水平转台I和垂直转台2转动，水平转台I和垂直转台2带动摄像头3和激光发射单元4移动至所有鸟类图像的几何中心位于采集图像的中心位置(如图11所示)，锁定几何中心；i33、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a42和旋转反射器b43复位；i34、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心；由于鸟类是运动的，所以所有鸟类图像的几何中心也是实时变化的，所以要实时计算图像中所有鸟类图像的几何中心；i35、跟踪几何中心点，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像的几何中心在采集图像中的位置(如图10所示)，控制水平转台I和垂直转台2带动摄像头3转动，保持鸟类图像的几何中心位于采集图像的中心位置(如图11所示)；i36、计算目标范围，计算图像中每只鸟图像在采集图像的位置，也就是计算每只鸟图像与采集图像的中心位置之间的像素点个数；计算每只鸟所占空间，也就是统计每只 鸟图像所占面积的像素点个数；i37、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i36计算出的每只鸟图像在采集图像的位置和所占空间得出旋转反射器a42和旋转反射器b43的驱动参数；根据每只鸟图像在采集图像的位置，得出鸟与鸟之间所围成图像的面积大小(也即所围成图像的像素点个数)，进而得出由一只鸟移至另一只鸟时，旋转反射器a42和旋转反射器b43偏转的角度；根据每只鸟所占空间，可以得到激光在两个垂直方向上扫描的角度，这两个在垂直方向上扫描的角度的一半，即为开启激光器41照射鸟类时，旋转反射器a42和旋转反射器b43偏转的角度；i38、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a42和旋转反射器b43，开启激光器41，用激光扫描照射所有鸟类；当驱动旋转反射器a42和旋转反射器b43从一只鸟所占空间移向另一只鸟所占空间时，关闭激光器41(如图13所示)；i39、目标是否全部离开，摄像头3将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头3采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断是否所有鸟离开探测区域，如果所有鸟已经离开探测区域，控制器关闭激光器41、旋转反射器a42和旋转反射器b43，驱鸟程序结束；如果还有鸟没有离开探测区域，则返回步骤i34，继续跟踪扫描。如图7所示，上述步骤i21、i24、i32和i35中实现锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点任务的过程包括以下分步骤①、开始，根据步骤il确定的鸟类图像在采集图像中的位置或者i32中确定的所有鸟类图像的几何中心位于采集图像中的位置，以采集图像中心位置为原点，建立直角坐标系，进而确定鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标；②、计算垂直偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离(也即鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像的中心位置垂直方向的像素点个数)(如图8和图10所示)；③、计算水平偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像距采集图像中心位置的水平距离(也即鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像的中心位置水平方向的像素点个数)(如图8和图10所示);④、通过PID(比例微分积分)计算垂直控制量，根据步骤②计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离，通过PID计算出控制器应对垂直转台2输出的垂直控制量；⑤、通过PID计算水平控制量，根据步骤③计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的水平距离，通过PID计算出控制器应对水平转台I输出的水平控制量；⑥、垂直控制量输出，控制器根据步骤④得到的垂直控制量驱动垂直转台2 ；⑦、水平控制量输出，控制器根据步骤⑤得到的水平控制量驱动水平转台I ;⑧、结束，垂直转台2和水平转台I根据控制器的指示旋转至鸟类位于摄像头3几何中心位置，完成锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点的任务(如图9·和图11所示)。
权利要求
1.一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于包括水平转台(I)、垂直转台(2);所述垂直转台(2)设置在水平转台(I)上，且水平转台(I)与垂直转台(2)活动连接；所述垂直转台(2)内设置有摄像头(3)和至少一个激光发射单元(4)。
2.根据权利要求I所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述激光发射单元(4)包括至少一个激光器(41)、旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43);所述旋转反射器a(42)设置在激光器(41)的前方。
3.根据权利要求I或2所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述旋转反射器a (42)和旋转反射器b (43)的转轴互相垂直。
4.根据权利要求I或2所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述水平转台(I)、垂直转台(2)、摄像头(3)、激光器(41)、旋转反射器a (42)、旋转反射器b (43)均通过数据线与控制器连接。
5.根据权利要求4所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述控制器通过以太网与后台设备的服务器连接。
6.根据权利要求4所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述控制器为PC机或能够实现图像处理功能的嵌入式处理器。
7.根据权利要求3所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置，其特征在于所述旋转反射器a (42)和旋转反射器b (43)均为扫描振镜。
8.权利要求I或2所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤 a、开始，打开水平转台电源、垂直转台电源、摄像头电源、激光器电源、旋转反射器a电源、旋转反射器b电源和控制器； b、程序初始化，对水平转台(I)、垂直转台(2)、控制器进行程序初始化；控制水平转台(I)和垂直转台⑵复位；使摄像头⑶和激光器⑷处于关闭状态； C、启动摄像头(3)，摄像头(3)进入摄像模式； d、按照设置路径扫描，控制器启动扫描程序，同时启动水平转台(I)和垂直转台(2)；水平转台(I)和垂直转台(2)带动摄像头(3)和激光发射单元(4)按照扫描路径程序设定的路径进行扫描，摄像头(3)将采集的图像数据传送至控制器； e、图像背景差分，控制器对接收到的图像数据进行背景差分处理； f、是否有活动物体，根据步骤e中背景差分处理结果，判断是否存在移动的物体，如果存在移动的物体，则提取运动物体的图像数据，并进入步骤g ;如果不存在移动的物体，则返回步骤d，继续扫描； g、图形特征匹配，控制器将步骤f提取的运动物体图像数据结合控制器数据库中的鸟类特征图像进行图形特征匹配； h、活动物体是否为鸟类，根据步骤g图形特征匹配的结果，如果是鸟类，则进入步骤i;如果不是鸟类，则返回步骤d，继续扫描； i、执行驱鸟程序，驱鸟程序执行完成后返回步骤d，继续扫描。
9.根据权利要求8所述的自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法，其特征在于所述步骤i包括以下分步骤 il、开始，根据步骤h的判断结果结合步骤g图形特征匹配的结果判断采集图像中鸟类的数量是否大于一只，若不是，进入步骤i21 ;若是，进入步骤i31 ； i21、锁定目标，根据步骤d控制器接收到的图像数据，确定鸟类图像在采集图像中的位置；并且控制器驱动水平转台⑴和垂直转台⑵转动，水平转台⑴和垂直转台⑵带动摄像头(3)和激光反射单元移动至鸟类图像位于采集图像的中心位置，锁定目标； i22、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)复位； i23、开启激光器(41),控制器启动激光器(41)； i24、跟踪目标，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像在采集图像中的位置，控制水平转台(I)和垂直转台(2)带动摄像头(3)转动，保持鸟类图像位于采集图像的中心位置； i25、计算目标范围，计算鸟类所占空间； i26、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i25计算出的鸟类所占空间得出旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)的驱动参数； i27、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a(42)和旋转反射器b (43)，激光器(41)发射的激光经旋转反射器a (42)和旋转反射器b (43)反射后照射鸟类； i28、目标是否离开，摄像头(3)将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头(3)采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断鸟类是否离开探测区域，如果鸟类已经离开探测区域，控制器关闭激光器(41)、旋转反射器a (42)和旋转反射器b (43)，驱鸟程序结束；如果鸟类没有离开探测区域，则返回步骤i24，继续跟踪扫描； i31、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心； i32、锁定几何中心点，根据步骤i31得出的所有鸟类图像的几何中心在采集图像中的位置，驱动水平转台(I)和垂直转台(2)转动，水平转台(I)和垂直转台(2)带动摄像头(3)和激光发射单元(4)移动至所有鸟类图像的几何中心位于采集图像的中心位置，锁定几何中心； i33、开启旋转反射器，控制器启动旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)复位； i34、计算几何中心点，计算采集图像中所有鸟类图像的几何中心； i35、跟踪几何中心点，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像的几何中心在采集图像中的位置，控制水平转台(I)和垂直转台(2)带动摄像头(3)转动，保持鸟类图像的几何中心位于采集图像的中心位置； i36、计算目标范围，计算图像中每只鸟图像在采集图像的位置，并计算每只鸟所占空间； i37、计算旋转反射器驱动参数，根据步骤i36计算出的每只鸟图像在采集图像的位置和所占空间得出旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)的驱动参数； i38、根据驱动参数驱动旋转反射器，控制器驱动旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)，开启激光器(41)，用激光扫描照射所有鸟类；当驱动旋转反射器a(42)和旋转反射器b(43)从一只鸟所占空间移向另一只鸟所占空间时，关闭激光器(41)； i39、目标是否全部离开，摄像头(3)将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头(3)采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断是否所有鸟离开探测区域，如果所有鸟已经离开探测区域，控制器关闭激光器(41)、旋转反射器a (42)和旋转反射器b (43)，驱鸟程序结束；如果还有鸟没有离开探测区域，则返回步骤i34，继续跟踪扫描。
10.根据权利要求9所述的基于模式识别的驱鸟方法，其特征在于所述步骤i21、i24、i32和i35中实现锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点任务的过程包括以下分步骤 ①、开始，根据步骤il确定的鸟类图像在采集图像中的位置或者i32中确定的所有鸟类图像的几何中心位于采集图像中的位置，以采集图像中心位置为原点，建立直角坐标系，进而确定鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标； ②、计算垂直偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离； ③、计算水平偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像距采集图像中心位置的水平距离； ④、通过PID计算垂直控制量，根据步骤②计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的垂直距离，通过PID计算出控制器应对垂直转台(2)输出的垂直控制量； ⑤、通过PID计算水平控制量，根据步骤③计算的鸟类图像或者所有鸟类图像的几何中心距采集图像中心位置的水平距离，通过PID计算出控制器应对水平转台(I)输出的水平控制量； ⑥、垂直控制量输出，控制器根据步骤④得到的垂直控制量驱动垂直转台(2); ⑦、水平控制量输出，控制器根据步骤⑤得到的水平控制量驱动水平转台(I)； ⑧、结束，垂直转台⑵和水平转台⑴根据控制器的指示旋转至鸟类位于摄像头(3)几何中心位置，完成锁定目标、跟踪目标、锁定几何中心点或跟踪几何中心点的任务。
全文摘要
本发明公开了一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置，包括水平转台、垂直转台；垂直转台设置在水平转台上，且水平转台与垂直转台活动连接；垂直转台内设置有摄像头和至少一个激光发射单元。此外，本发明还公开了一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置的控制方法，首先利用摄像头寻找目标和定位目标，激光发送单元再发射激光达到驱赶多只鸟的目的。本发明提供的驱鸟装置及控制方法能够在短时间内实现驱赶摄像头拍摄范围内的多个目标，不仅避免激光器的干扰，而且对鸟类定位精准，采用低功率的激光器进行驱赶，降低成本；不会对鸟类造成严重伤害，也避免了由于鸟类对驱鸟装置的适应而导致的驱鸟效果下降；还可以根据不同应用场合更新控制器数据库和应用程序。
文档编号A01M29/10GK102870761SQ20121033672
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者韩宾, 何桥, 尹兴兴 申请人:西南科技大学