自动定位装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及驱鸟装置技术领域，更具体地涉及用于驱鸟的自动定位装置及其方 法。
【背景技术】
[0002] 电力、电气化铁路输电线路的鸟害问题，已经成为输电线路安全运行的重要隐患。 鸟害事故严重影响着电网的安全运行、电网的高压架空输电线路的正常运行、电气化铁路 的牵引供电系统的正常运行。风雨天气的鸟巢容易被吹散并掉落在带电导线上造成输电线 路的短路故障；鸟类筑巢的树枝、铁丝和金属物容易造成线路短路故障；鸟类的粪便容易 造成跳闸故障。
[0003] 目前，国内外的驱鸟手段主要通过驱逐、惊吓鸟类等措施，主要有人工驱逐、化学 驱鸟剂、驱鸟刺、风车式驱鸟器、语音驱鸟器、超声波驱鸟器等手段，但是以上的各种驱鸟措 施都存在着一定的弊端，不能达到长期有效的驱鸟效果。
[0004] 采用刺激鸟类视觉的驱鸟办法，尤其是采用激光器驱鸟，能够避免鸟类产生适应 性，是目前比较有效的驱鸟方式。目前的激光驱鸟装置，如申请号为CN201110330041.3的 专利申请，采用直径为152mm的激光束（500mW/532nm/2M安全等级的绿色激光）在机场跑 道进行贴地面扫描，可有效驱赶跑道或草地上的鸟类。但是无法有效驱赶飞行中的鸟类。申 请号为CN201210349635. 3的专利申请，采用一种基于模式识别的自动瞄准式激光驱鸟装 置，通过转台带动摄像头进行路径扫描并识别鸟类，然后用激光器进行驱鸟。其采用背景减 法进行运动检测，由于本身摄像头在做不规则运动，所以其运动检测效果以及自动瞄准效 果势必会受到影响。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，提供了一种用于驱鸟的自动定位装置及其方法，能够自动对 空中移动的物体进行运动检测，并控制激光模组自动定位到移动物体的位置，实现高效准 确的驱鸟效果。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种自动定位装置，所述装置包括：
[0007] 广角图像采集单元，用于采集图像数据；
[0008] 底座，用于固定所述广角图像采集单元；
[0009] 水平转台，安装在所述底座上并可以水平转动；
[0010] 垂直转台，安装在所述水平转台上并可以垂直转动；
[0011] 激光模组单元，安装在所述垂直转台上并用于发射激光；
[0012] 控制处理单元，用于初始化参数，并接收所述广角图像采集单元采集的图像数据， 对所述图像数据进行运动检测，并根据所述运动检测的结果控制所述水平转台和所述垂直 转台。
[0013] 在一些实施例中，所述广角图像采集单元为广角摄像机。
[0014] 在一些实施例中，所述水平转台和所述垂直转台通过杯式轴承活动连接。
[0015] 在一些实施例中，所述广角图像采集单元的轴线与所述底座的切平面垂直。
[0016] 在一些实施例中，所述控制处理单元初始化参数进一步包括：
[0017] 所述控制单元从所述广角图像采集单元接收包含特征点的图 像数据，利用所述特征点的原始坐标（XSTC，ySM)，通过
、
和z b= R*cos 9计算得到 三维坐标（&^，4)，其中1?是预设的球面半径，然后利用全景坐标〇^，7_ 21^的计算
Levenberg-Marquard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角0 n、俯仰角^^和滚 转角，其中N是特征点的数量，n的范围从1至L，L为广角图像采集单元的数量。
[0018] 在一些实施例中，所述控制处理单元接收所述广角图像采集单元采集的图像数 据，对所述图像数据进行运动检测，并根据所述运动检测的结果控制所述水平转台和所述 垂直转台，进一步包括：
[0019] 当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角0n、 俯仰角和滚转角? n，和三维坐标计算公式
、
'zb= R*cos 9，全景坐标计 算公式
以及直角坐标 到球面坐标的转换公式
、w = arccos (z/r)，获得所述激 光模组单元的激光圆斑球面坐标和所述移动物体的球面坐标，并控制所述水平转台和垂直 转台使所述激光模组单元的激光圆斑移动到所述移动物体的球面坐标。
[0020] 根据本发明的第二方面，提供了一种自动定位方法，用于包括广角图像采集单元、 底座、水平转台、垂直转台、激光模组单元、控制处理单元的自动定位装置，所述方法包括：
[0021] 图像采集步骤，所述广角图像采集单元采集图像数据，并将所述图像数据发送到 所述控制处理单元；
[0022] 运动检测步骤，所述控制处理单元对所述图像数据进行运动检测，当检测到移动 物体时，计算所述激光模组单元的激光圆斑球面坐标和所述移动物体的球面坐标，并控制 所述水平转台和垂直转台使所述激光模组单元的激光圆斑移动到所述移动物体的球面坐 标。
[0023] 在一些实施例中，所述方法进一步包括：
[0024] 初始化步骤，所述控制单元从所述广角图像采集单元接收包含特征点的图像数据， 利用所述特征点的原始坐标（xsrc，ysrc)，通过
和zb=R*c〇S0计算得到三维坐标〇^，凡，4)，其中1?是预设的球面半径，然后利用全景坐标 (xKb，yKb，zKb)的计算公式
'
以及Levenberg-Marqu ard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角0n、俯仰角'和滚转角〇n，其中N是特征 点的数量，n的范围从1至L，L为广角图像采集单元的数量。
[0025] 在一些实施例中，所述运动检测步骤进一步包括：
[0026]当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角0n、俯仰角WdP滚转角 〇n，和三维坐标计算公式
=R*cos9，全景坐标计算公式
以及 直角坐标到球面坐标的转换公式
、《 =arccos(z/r)，获 得所述激光模组单元的激光圆斑球面坐标和所述移动物体的球面坐标，并控制所述水平转 台和垂直转台使所述激光模组单元的激光圆斑移动到所述移动物体的球面坐标。
[0027] 通过使用本发明的自动定位装置及其方法，可以快速地确定空中移动物体的坐 标，并控制激光模组自动定位到移动物体的坐标，实现大范围、高效、准确的驱鸟效果。
【附图说明】
[0028] 通过下面结合【附图说明】本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特 征和优点更加清楚，其中：
[0029] 图1是根据本发明的自动定位装置的示例结构示意图。
[0030] 图2是根据本发明的用于自动定位装置的广角图像采集单元的布置示意图。
[0031] 图3是根据本发明的自动定位装置的工作流程图。
【具体实施方式】
[0032] 下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本 发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
[0033] 图1是根据本发明的自动定位装置的结构示意图，如图1中所示，自动定位装置包 括三个广角图像采集单元111、112和113,底座120,水平转台130和垂直转台140,激光模 组单元150,以及控制处理单元（未示出）。其中三个广角图像采集单元111、112和113与 底座120物理固定连接，水平转台130与底座120通过转盘轴承活动连接，水平转台130和 垂直转台140通过杯式轴承活动连接，水平转台130和垂直转台140共同构成二自由度旋 转云台。垂直转台140中装有激光模组单元150,控制处理单元与广角图像采集单元111、 112、113、水平转台130、垂直转台140和激光模组单元150电连接，控制处理单元可以为嵌 入式处理器平台，例如ARM处理器、DSP处理器或者FPGA等。三个广角图像采集单元均为 水平视角范围为135度的广角摄像机，每个摄像机之间的夹角约为120度，如图2所示。三 个广角图像采集单元111、112和113的轴线优选地与底座120的切平面垂直，当然也可以 与底座120的切平面成相同的角度。水平转台130可以实现水平方向180度范围转动，垂 直转台140在垂直方向可以做-90度至90度的180度范围活动，水平转台130和垂直转台 140共同带动激光模组单元150实现上半球的覆盖范围。
[0034] 本实施例中激光模组单元150为电激励式点状光斑激光器，并调整激光束在