一种球机定位方法、设备及球机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种球机定位方法、设备及球机。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，传统的球机定位，通过上下左右按键控制球机进行多次转动，逐步逼 近定位点。此种方式的定位过程操作复杂，且定位的结果不精确。
[0003] 另一种控制球机一步定位的方法为查表法，通过查表获取定位参考点对应的球机 转角坐标，进而控制球机转动。该方法需要测量球机在不同的倍率下，采集到的二维图像坐 标系的像素坐标和球机的转角坐标之间的对应关系。其中，球机的转角坐标为W球机安装 平面为X轴、y轴所处的平面，W垂直于X轴、y轴所处的平面，且过球机中必的为Z轴。为 简化计算，假定世界坐标系和球机自身的Η维坐标系重合。例如，在固定倍率Μ下，使用标 定板测量定位参考点的像素坐标，W图像中必为原点，测量标定板上定位参考点Ρ到图像 中必的像素个数，假设水平方向的像素个数为ΡΧ和垂直方向的像素个数为py，因此，该定 位参考点的图像像素坐标为（ρχ，py)，同时记录下当前球机上显示的水平方向和垂直方向 的球机转动角度。将球机转动到W定位参考点P为原点的二维图像中，再次记录下当前球 机上显示的水平方向和垂直方向的球机转动角度。计算可得水平方向和垂直方向的两个角 度差，假设水平方向的角度差为ax和垂直方向的角度差为ay。因此，得到球机倍率为Μ时， 在所述图像像素坐标系中，水平方向ΡΧ和垂直方向py的像素偏移和球机转动角度差的对 应关系。
[0004] 由于球机转动并不是平面移动，而是球面旋转。因此上述过程只是得到一个角度、 一个倍率下视频画面的二维图像坐标系的像素坐标和球机水平方向与垂直方向的转动角 度差之间的对应关系。但是，不同的球机角度、不同的倍率下，上述对应关系也有改变。如 果要想得到精确的对应关系，需要分别计算每个角度位置每个倍率下，球机水平方向与垂 直方向的转动角度差和像素位移之间的对应关系。因此，通过上述过程可W获得一张巨大 的转动角度差和像素位移之间的对应关系表。每次定位时，当用户指定某个图像坐标点时， 通过查表，得出该坐标位置对应的球机转动角度差，然后再控制球机定位到目标定位处。
[0005] 现有技术中的查表法需要做大量的测试工作，且其精度也难W得到保障。此外，由 于不同款球机本身存在差别，例如，相机设计生产时，相机变倍的倍率和实际物体变倍的偏 差，球机沿转轴的对称性不同，电荷禪合元件烟lange-coupled Device，CCD)感光器沿转轴 的对称性不同等等，因此，针对一个球机测试所得到的转换表无法用于测试机型之外的球 机，通用性极差。
[0006] 综上所述，现有技术利用球机进行Η维定位的方式，需要不断的测量、记录、查找， 定位的过程复杂，查表法根据表格记录的对应数据进行定位，其结果也不够精确。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种球机定位方法、设备及球机，用W更加准确、快速地使球 机定位到指定位置。
[0008] 本发明实施例提供的一种球机定位方法，包括：
[0009] 当球机需要重新定位，使得重新定位后采集到的图像是W该球机当前采集图像上 的定位参考点为图像中必点时，确定该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，并 获取该球机当前转角，其中包括该球机在第一平面内的当前转角W及在第二平面内的当前 转角，第一平面与第二平面相互垂直；
[0010] 根据该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，W及该球机在第二平面内 的当前转角，确定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前转角的方位角；
[0011] 根据该球机在第一平面内的当前转角W及所述定位参考点相对该球机在第一平 面内的当前转角的方位角，确定该球机在第一平面内的目标转角W及在第二平面内的目标 转角。
[0012] 通过该方法，实现了在球机采集到的图像中选择任意一点作为定位参考点，就能 控制球机快速、准确地移动，使得重新定位后采集得到的图像是W定位参考点为中必的图 像。
[0013] 较佳地，根据该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，W及该球机在第 二平面内的当前转角，确定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前转角的方位 角，包括：
[0014] 根据该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，确定W该球机当前采集图 像上的中必点为观察点，所述定位参考点对应景物的方位角，W及确定所述定位参考点相 对该球机在第二平面内的当前转角的入射角；
[0015] 根据该球机在第二平面内的当前转角、所述定位参考点相对该球机在第二平面内 的当前转角的入射角，W及W该球机当前采集图像上的中必点为观察点，所述定位参考点 对应景物的方位角，确定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前转角的方位角。
[0016] 较佳地，采用如下公式，确定W该球机当前采集图像上的中必点为观察点，所述定 位参考点对应景物的方位角：
[0017]
[0018] 其中，Tax表示W该球机当前采集图像上的中必点为观察点，所述定位参考点对应 景物的方位角，X表示所述定位参考点在该球机当前采集图像上的X方向上的像素坐标，X。 表示该球机当前采集图像上的中必点的X方向上的像素坐标，fx表示该球机在X方向上的 等效焦距。
[0019] 较佳地，通过如下公式确定该球机在X方向上的等效焦距t :
[0020]
[0021] 其中，W表示该球机采集的图像的宽度、f。表示该球机的最小焦距、M。表示该球机 的当前倍率，CW表示该球机的感光器的宽度。
[0022] 较佳地，通过如下公式确定所述定位参考点相对该球机在第二平面内的当前转角 的入射角：
[0023] = atg(tg(Tay)*cos(TaJ)；
[0024] 其中，表示所述定位参考点相对该球机在第二平面内的当前转角的入射角，Tay 表示W该球机当前采集图像上的中必点为观察点，所述定位参考点对应景物的入射角。
[00巧]较佳地，通过如下公式确定W该球机当前采集图像上的中必点为观察点，所述定 位参考点对应景物的入射角：
[0026]
[0027] 其中，y表示所述定位参考点在该球机当前采集图像上的y方向上的像素坐标，y。 表示该球机当前采集图像上的中必点的y方向上的像素坐标，fy表示该球机在y方向上的 等效焦距。
[0028] 较佳地，通过如下公式确定该球机在y方向上的等效焦距fy :
[0029]
[0030] 其中，Η表示该球机采集的图像的高度，ch表示该球机的感光器的高度。
[0031] 较佳地，采用下列公式确定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前转角 的方位角：
[0032]
[0033] atx = atg (tan (日&));
[0034] 其中，0%表示该球机在第二平面内的当前转角。
[0035] 较佳地，采用下列公式确定该球机在第一平面内的目标转角：
[0036] ?、=幻化+打、。;
[0037] 其中，^表示该球机在第一平面内的目标转角，A：。表示该球机在第一平面内的当 前转角。
[0038] 较佳地，采用下列公式确定该球机在第二平面内的目标转角：
[0039]
[0040] 其中，ay表示该球机在第二平面内的目标转角，at表示中间量，并且有：
[0041]
[0042] 本发明实施例提供的一种球机定位设备，包括：
[0043] 获取球机参数单元，用于当球机需要重新定位，使得重新定位后采集到的图像是 W该球机当前采集图像上的定位参考点为图像中必点时，确定该球机当前采集图像上的定 位参考点的像素坐标，并获取该球机当前转角，其中包括该球机在第一平面内的当前转角 W及在第二平面内的当前转角，第一平面与第二平面相互垂直；
[0044] 计算方位角单元，用于根据该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，W 及该球机在第二平面内的当前转角，确定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前 转角的方位角；
[0045] 确定目标转角单元，用于根据该球机在第一平面内的当前转角W及所述定位参考 点相对该球机在第一平面内的当前转角的方位角，确定该球机在第一平面内的目标转角W 及在第二平面内的目标转角。
[0046] 通过该设备，实现了在球机输出的采集图像中选择任意一点作为定位参考点，就 能控制球机快速、准确地移动，使得重新定位后采集得到的图像是W定位参考点为中必的 图像。
[0047] 较佳地，所述计算方位角单元，具体用于；根据该球机在第二平面内的当前转角确 定所述定位参考点相对该球机在第一平面内的当前转角的方位角，包括：
[0048] 根据该球机当前采集图像上的定位参考点的像素坐标，确定W该球机当前采集图 像上的中必点为观察点，所述定位参考点对应景物的方位角，W及确定所述