一种航空摄像位移量获取方法以及航空摄像移动控制方法与流程

本发明涉及航空拍摄领域，尤其涉及一种航空摄像位移量获取方法以及航空摄像移动控制方法。

背景技术：

电力企业每年都要投入巨大的人力物力对输电线路进行定期巡视检查，以便随时掌握和了解输电线路运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，及时发现和消除隐患。

无人直升机挂载光电吊舱在电力巡检过程中，由于温度、海拔等条件的限制，飞机在杆塔前悬停拍摄，飞机发动机输出功率达到最大，对飞机安全性有一定的影响，同时由于长时间悬停拍摄花费时间长，巡检效率低。电力企业希望飞机在无悬停条件下完成巡检任务。然而在飞行状态下拍摄，由于飞机飞行速度较快，在单位曝光时间内目标与相机存在运动而产生的目标在焦平面的前向像移差和相机平台姿态引起的旋转像移偏差。拍摄图像会出现脱影、模糊等情况。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种航空摄像位移量获取方法，方法包括：

s1：补偿运动伺服机构确定控制航空摄像机移动的起始时间点；

s2：补偿运动伺服机构获取飞机飞行参数；

s3：基于步骤s2的飞机飞行参数，补偿运动伺服机构得到控制航空摄像机移动的位移量。

优选地，步骤s1还包括：

根据飞行巡检预设航路规划点，以及依据航路规划电力杆塔地理坐标位置，确定补偿运动伺服机构起始时间点。

优选地，步骤s2还包括：

飞机飞行参数包括：飞行速度、飞行高度，相机的焦距、曝光时间和相机平台的姿态信息。

优选地，步骤s3还包括：

在飞机飞行时,飞机俯仰方向产生像移速度，基于俯仰角的存在,使得像移速度在像面坐标系存在两个分量:前向像移速度vp1和垂直于ccd像面的分量vp2；

当光电吊舱的ccd像面平行于地面拍照时,即俯仰角为0时,地物像移速度vd与飞机飞行速度vr大小相等,方向相同；

vd＝vr(1)

此时,ccd像面上的像移速度vp和地物像移速度vd存在如下关系:

当飞机存在俯仰角时,光电吊舱的ccd像面产生了倾斜，将vp沿平行于p轴方向和垂直于p轴方向分解成vp1和vp2,则:

根据预设的曝光时间为t,飞机飞行高度h，得到补偿运动伺服机构控制航空摄像机移动的位移量δs，δs为:

一种航空摄像移动控制方法，方法包括：

补偿运动伺服机构采用pid位置电流闭环反馈控制系统控制航空摄像机拍摄。

优选地，pid位置电流闭环反馈控制系统获取控制航空摄像机移动的位移量δs；

pid位置电流闭环反馈控制系统采用增量式控制方法，pid为输出占空比的增量，位移量δs进入前馈计算模块，进行微分处理，得到目标位移量的变化值，以目标位移量的变化值作为前馈量，直接加到pid控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小，控制航空摄像移动拍摄。

优选地，pid位置电流闭环反馈控制系统采用增量式控制方法，pid为输出占空比的增量，位移量δs进入前馈计算模块，进行微分处理，得到目标位移量的变化值；

再以电流的变化值作为前馈量，进行微分处理，得到目标电流的变化值；

以目标位移量的变化值和以目标电流的变化值作为前馈量，直接加到pid控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小，控制航空摄像移动拍摄。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明根据飞机的飞行高度、飞行速度和拍摄相机的焦距、曝光时间和相机平台的姿态信息，通过航空摄像位移量的获取驱动航空摄像机移动，补偿运动伺服机构运行的速度和相机快门拍摄时间点，消除由于在航拍过程中飞机的高速飞行，在单位曝光时间内目标与相机存在运动而产生的目标在焦平面的前向像移差和相机平台姿态引起的旋转像移偏差。通过航空摄像位移量的获取，使航空摄像机在拍摄曝光瞬间在空间上相对静止，完成了对拍摄目标的拍摄。本发明提高了无人机电力巡检拍摄过程中拍摄高质量图像的成功率和巡检的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为航空摄像位移量获取方法的流程图；

图2为本发明像俯仰像移示意图。

具体实施方式

本发明提供一种航空摄像位移量获取方法，如图1和图2所示，方法包括：

s1：补偿运动伺服机构确定控制航空摄像机移动的起始时间点；

s2：补偿运动伺服机构获取飞机飞行参数；

s3：基于步骤s2的飞机飞行参数，补偿运动伺服机构得到控制航空摄像机移动的位移量。

步骤s1还包括：

根据飞行巡检预设航路规划点，以及依据航路规划电力杆塔地理坐标位置，确定补偿运动伺服机构起始时间点。

步骤s2还包括：

飞机飞行参数包括：飞行速度、飞行高度，相机的焦距、曝光时间和相机平台的姿态信息。

步骤s3还包括：

在飞机飞行时,飞机俯仰方向产生像移速度，基于俯仰角的存在,使得像移速度在像面坐标系存在两个分量:前向像移速度vp1和垂直于ccd像面的分量vp2；由于vp2垂直于ccd像面,则不会产生像移,因此,像移补偿系统需要补偿前向像移速度这个分量,就可以消除像移。

当光电吊舱的ccd像面平行于地面拍照时,即俯仰角为0时,地物像移速度vd与飞机飞行速度vr大小相等,方向相同；

vd＝vr(1)

此时,ccd像面上的像移速度vp和地物像移速度vd存在如下关系:

当飞机存在俯仰角时,光电吊舱的ccd像面产生了倾斜，将vp沿平行于p轴方向和垂直于p轴方向分解成vp1和vp2,则:

根据预设的曝光时间为t,飞机飞行高度h，得到补偿运动伺服机构控制航空摄像机移动的位移量δs，δs为:

从(4)式看出俯仰角控制误差越大,剩余像移速度和像移量越大,对吊舱成像质量影响就越大。补偿运动伺服机构必须获得(4)式中的飞机飞行速度、飞行高度，ccd曝光时间、相机焦距等参数才能计算出位移量δs。

补偿运动伺服机构即包括：控制航空摄像机运动的伺服电机，控制伺服电机的微控制器及其附属设备，外围电路，在微控制器内部设有运行软件及计算位移量的程序。

本发明还提供一种航空摄像移动控制方法，方法包括：

补偿运动伺服机构采用pid位置电流闭环反馈控制系统控制航空摄像机拍摄。

其中，pid位置电流闭环反馈控制系统获取控制航空摄像机移动的位移量δs；

pid位置电流闭环反馈控制系统采用增量式控制方法，pid为输出占空比的增量，位移量δs进入前馈计算模块，进行微分处理，得到目标位移量的变化值，以目标位移量的变化值作为前馈量，直接加到pid控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小，控制航空摄像移动拍摄。

进一步，pid位置电流闭环反馈控制系统采用增量式控制方法，pid为输出占空比的增量，位移量δs进入前馈计算模块，进行微分处理，得到目标位移量的变化值；

再以电流的变化值作为前馈量，进行微分处理，得到目标电流的变化值；

以目标位移量的变化值和以目标电流的变化值作为前馈量，直接加到pid控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小，控制航空摄像移动拍摄。

pid位置电流闭环反馈控制系统通过合理的设置pid参数，保证补偿机构运动的高精度及高重复性，使得外界的扰动等不利因素降到最低。pid位置电流闭环反馈控制系统中加入位置环反馈主要是满足了控制系统的系统稳态性，电流环反馈解决系统快速响应的问题。微分处理提高系统抑制超调的能力，并能使负载扰动引起的动态速降显著降低，改善系统动态响应性能时。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。