一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像拍摄技术领域，特别涉及一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄 方法。
【背景技术】
[0002] 在一些大面积、恶劣环境或者偏远地区的巡检工作正在逐渐由人工转为巡检机器 人来完成。以大型的变电站为例，除了日常巡检、定期巡检以外，在雷雨天气更加需要派出 人员对变电站进行特巡，而在极端恶劣的天气下，人工是通常无法对变电站进行巡检，这是 出于对人身安全的考虑。
[0003] 然而，基于这种移动载体的拍摄方式，现有的做法为全程遥控的方式，即工作人员 在后方通过遥控设备时刻控制巡检机器人的云台上的摄像机，从而实时调节摄像机的焦 距，保证图像的清晰度以及被拍摄物位于图像的中心位置。这种拍摄方式虽然实现了在恶 劣环境下的巡检工作，但是仍然需要人工来操控拍摄。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于移动载体的高可变倍精确 拍摄方法。本发明通过以下技术方案实现：
[0005] 一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，包括步骤：
[0006] S1、通过预设置的方式调整安装在云台上的摄像机位置，使目标物出现在摄像机 的视野内；
[0007] S2、将小孔模型作为摄像机的光学模型，通过识别与定位将目标物调整至摄像机 视野的中心位置；
[0008] S3、判断采集到的图像是否符合要求，若目标物的图像大小不符合预定的要求，则 执行S4 ;若图像的大小满足预定的要求，而图像的明暗程度不符合预定的要求，则执行S5 ; 若图像的大小与明暗程度都符合，则执行S6 ;
[0009] S4、根据目标物的图像外廓的尺寸调整摄像机的光圈倍数，验证调整后的目标物 的图像外廓的尺寸是否满足预定的要求，反复执行S4,直至调整后的目标物的图像外廓的 尺寸满足预定的要求后执行S5 ;
[0010] S5、根据目标物的图像平均像素值调整摄像机的变焦倍数，验证调整后的目标物 的图像平均像素值是否满足预定的要求，反复执行S5,直至调整后的目标物的图像平均像 素值是否满足预定的要求后执行S6 ;
[0011] S6、摄像机执彳丁拍摄工作，并保存拍摄的图像。
[0012] 较佳的，通过识别与定位将目标物调整至摄像机视野的中心位置包括：
[0013] a、对摄像机采集到的图像进行色块分割和特征提取；
[0014] b、利用色块的特征并结合对应的环境信息对色块进行校验，排除干扰色块；
[0015] c、计算目标物的色块到图像中心所需偏转的云台角度，通过旋转云台将目标物定 位至图像中心，利用移动载体对目标物的几何定位模型得到目标物相对于移动载体的方位 信息，完成对目标的定位。
[0016] 较佳的，对摄像机采集到的图像进行色块分割包括：利用颜色阈值对图像像素点 分类，并同时采用八连同算法跟踪色块的边缘点，得到色块的特征包括轮廓、周长、面积以 及质心。
[0017] 本发明无需人为干预，自动拍摄各个图像，并根据条件和环境的不同，进行优化处 理，保证拍摄得到最优的图像。
【附图说明】
[0018] 图1所示的是小孔模型的示意图；
[0019] 图2至图7所示的是本发明识别与定位的流程图；
[0020] 图8所示的是本发明的辐射对称示意图；
[0021] 图9所示的是本发明的机器人坐标系定位几何模型；
[0022] 图10所示的是本发明摄像机坐标系目标成像几何模型。
【具体实施方式】
[0023] 以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述 和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0024] 为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的 解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
[0025] 本发明提供的一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，包括步骤：
[0026] S1、通过预设置的方式调整安装在云台上的摄像机位置，使目标物出现在摄像机 的视野内；
[0027] S2、将小孔模型作为摄像机的光学模型，通过识别与定位将目标物调整至摄像机 视野的中心位置；
[0028] 如图1所示，小孔模型也称透视投影模型，图中平面S为二维成像平面（即视平 面），C为小孔的位置（光学中心）。S上的点P (X，y)，是三维空间点P (X，Y，Z)在是平面上 的投影。F = d(S，C)称为该光学系统的焦距。C为空间三维坐标的原点，光轴方向为Z方 向，视平面与光轴垂直且其X，y轴分别平行于三维空间的X和Y轴。
[0029] 通过识别与定位将目标物调整至摄像机视野的中心位置具体如下：
[0030] a、对摄像机采集到的图像进行色块分割和特征提取，本发明采用阈值分割算法， 利用离线学习得到的颜色阈值对图像像素点分类，并同时采用八连通算法跟踪色块的边缘 点，得到色块的轮廓信息和周长、面积、质心等特征，如图2所示，如图3至图7所示，通过图 3所示的跟踪第一个色块，然后通过图4所示的链表排除色块内部点，再通过图5所示的跟 踪第二个色块边缘，同样的通过图6链表排除色块内部点，最后完成分割（如图7所示）；
[0031] b、利用色块的特征并结合对应的环境信息对色块进行校验，排除干扰色块；
[0032] c、计算目标物的色块到图像中心所需偏转的云台角度，通过旋转云台将目标物定 位至图像中心，利用移动载体对目标物的几何定位模型得到目标物相对于移动载体的方位 信息，完成对目标的定位。
[0033] 辐射对称算法是在人脸识别中应用较为广泛的一种算法。它利用与圆周上各个点 的切线方向垂直的直线都相交于一点的特性来检测圆。对一系列n e N，通过对色块边缘点 P正负梯度方向延伸长度η得到p+和p _两点，其中N为根据色块信息确定的半径变换范围。 对色块所有边缘点做同样的计算，统计Ρ±的集合，可最终确定图形的形状和圆心的位置。 如图8所示，假设p(i，j)代表图像色块边缘上的一点，g(p)是基于图像分割算法得到的点 P(i，j)的边缘梯度向量，根据色块面积所计算得到的圆形半径经适当扩展定义P(i，j)的 影响力范围[rmin，r max]。利用公式（1)(2)对象素点p(i，j)影响范围内的点建立一个简单 的投票机制可得到最有可能的圆心。
[0034]
【主权项】
1. 一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，其特征在于，包括步骤： 51、 通过预设置的方式调整安装在云台上的摄像机位置，使目标物出现在摄像机的视 野内； 52、 将小孔模型作为摄像机的光学模型，通过识别与定位将目标物调整至摄像机视野 的中屯、位置； 53、 判断采集到的图像是否符合要求，若目标物的图像大小不符合预定的要求，则执行 S4 ;若图像的大小满足预定的要求，而图像的明暗程度不符合预定的要求，则执行S5 ;若图 像的大小与明暗程度都符合，则执行S6 ; 54、 根据目标物的图像外廓的尺寸调整摄像机的光圈倍数，验证调整后的目标物的图 像外廓的尺寸是否满足预定的要求，反复执行S4,直至调整后的目标物的图像外廓的尺寸 满足预定的要求后执行S5; 55、 根据目标物的图像平均像素值调整摄像机的变焦倍数，验证调整后的目标物的图 像平均像素值是否满足预定的要求，反复执行S5,直至调整后的目标物的图像平均像素值 是否满足预定的要求后执行S6 ; 56、 摄像机执行拍摄工作，并保存拍摄的图像。
2. 根据权利要求1所述的基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，其特征在于，所述 通过识别与定位将目标物调整至摄像机视野的中屯、位置包括： a、 对摄像机采集到的图像进行色块分割和特征提取； b、 利用色块的特征并结合对应的环境信息对色块进行校验，排除干扰色块； C、计算目标物的色块到图像中屯、所需偏转的云台角度，通过旋转云台将目标物定位 至图像中屯、，利用移动载体对目标物的几何定位模型得到目标物相对于移动载体的方位信 息，完成对目标的定位。
3. 根据权利要求2所述的基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，其特征在于，所述 对摄像机采集到的图像进行色块分割包括：利用颜色阔值对图像像素点分类，并同时采用 八连同算法跟踪色块的边缘点，得到色块的特征包括轮廓、周长、面积化及质屯、。
【专利摘要】本发明公开了一种基于移动载体的高可变倍精确拍摄方法，预设置的方式来实现摄像机的初定位；利用小孔模型作为摄像机光学模型，把需要拍摄的设备调整到图像的中心位置，并通过变倍变焦等的调整方式进行精确拍摄，并能够自动进行光线适应等技术实现精确图像采集。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104637051
【申请号】CN201410856512
【发明人】方丽华, 林韶文, 刘汉君, 李福鹏, 张新明, 陶熠昆, 韦磊
【申请人】广东电网有限责任公司中山供电局, 浙江国自机器人技术有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月31日