CN104932542A - 自动定位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动定位装置，包括：广角图像采集单元，用于采集图像数据；底座，用于固定所述广角图像采集单元；水平转台，安装在所述底座上并可以水平转动；垂直转台，安装在所述水平转台上并可以垂直转动；激光模组单元，安装在所述垂直转台上并用于发射激光；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。通过使用本发明的自动定位装置，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。

Description

自动定位装置及其方法

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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：

广角图像采集单元，用于采集图像数据；

底座，用于固定所述广角图像采集单元；

水平转台，安装在所述底座上并可以水平转动；

垂直转台，安装在所述水平转台上并可以垂直转动；

激光模组单元，安装在所述垂直转台上并用于发射激光；

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。

在一些实施例中，所述广角图像采集单元为广角摄像机。

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。

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。

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：

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(x_src,y_src)，通过 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}$ 和z_b＝R*cosθ计算得到三维坐标(x_b,y_b,z_b)，其中R是预设的球面半径，然后利用全景坐标(x_Rb,y_Rb,z_Rb)的计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& 1& 0\\ -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ $E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left((x_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-x_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right)\right)}^2+{(y_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-y_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+(z_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-z_{\mathrm{Rb}}^{\′}{\left(i\right))}^2)}$ 以及Levenberg-Marquard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_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。

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：

当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_n，和三维坐标计算公式 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},$ z_b＝R*cosθ，全景坐标计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& 1& 0\\ -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ 以及直角坐标到球面坐标的转换公式 ω＝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。

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：

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；

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。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：

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(x_src,y_src)，通过 $\mathrm{\θ}=\frac{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}{R}{,x}_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}$ 和z_b＝R*cosθ计算得到三维坐标(x_b,y_b,z_b)，其中R是预设的球面半径，然后利用全景坐标(x_Rb,y_Rb,z_Rb)的计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& 1& 0\\ -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ $E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left((x_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-x_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right)\right)}^2+{(y_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-y_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+(z_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-z_{\mathrm{Rb}}^{\′}{\left(i\right))}^2)}$ 以及Levenberg-Marquard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_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。

在一些实施例中，所述运动检测步骤进一步包括：

当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_n，和三维坐标计算公式 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},$ z_b＝R*cosθ，全景坐标计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& 1& 0\\ -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ 以及直角坐标到球面坐标的转换公式 ω＝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。

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

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：

图1是根据本发明的自动定位装置的示例结构示意图。

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。

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

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。

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。

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4米距离时的光斑直径约为20厘米大小，当然也可以使用任意恰当的激光器，根据实际需要激光束也可以调整在4米以内或者大于4米。

图3是根据本发明的自动定位装置的工作流程图，如图3中所示，工作流程如下：

步骤310，三个广角图像采集单元111、112和113同步采集一帧图像，采用自动方式(如SIFT特征点或者Harris角点自动提取)或者手动方式选择相邻图像中N对特征点，N越大越好，本实施例中N为20，并将特征点数据发送到控制处理单元。

步骤320，控制处理单元根据球面映射模型，根据公式1至4将原始图像中特征点的原始坐标(x_src,y_src)映射为三维坐标(x_b,y_b,z_b)，其中R是球面半径，本实施例中R为4米。

$\mathrm{\θ}=\frac{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}{R}---1$

$x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}---2$

$y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}---3$

z_b＝R*cosθ    4

步骤320，控制处理单元根据公式5计算获取全景坐标(x_Rb,y_Rb,z_Rb)所需的偏航角、俯仰角和滚转角，假设3幅原始图像进行变换的偏航角、俯仰角和滚转角分别为θ_n、Ψ_n、Φ_n(n＝1,2,3)；

$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& 1& 0\\ -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right]---5$

为了计算偏航角、俯仰角和滚转角分别为θ_n、Ψ_n、Φ_n(n＝1,2,3)，需要对变换后的特征点对的球面坐标差值的平方和函数进行非线性最优化求解，把公式5的三个角度作为参数带入到公式6，采用Levenberg-Marquard算法可求得θ_n、Ψ_n、Φ_n(n＝1,2,3)，其中i的范围是1至N，本实施例中N为20；

$E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left((x_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-x_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right)\right)}^2+{(y_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-y_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+(z_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-z_{\mathrm{Rb}}^{\′}{\left(i\right))}^2)}---6$

控制处理单元将θ_n、Ψ_n、Φ_n(n＝1,2,3)代入公式5即可获得全景坐标。

步骤330，控制处理单元记录水平转台130和垂直转台140初始状态下激光模组单元150发射的激光光斑圆心落在广角图像采集单元111、112和113采集的原始图像上的坐标(x_f0,y_f0)，根据所采集图像对应的广角图像采集单元的偏航角、俯仰角和滚转角，利用公式5计算出激光光斑圆心的全景坐标(x_Rb0,y_Rb0,z_Rb0)。

步骤340，控制处理单元根据直角坐标系和球面坐标系的转换公式7至9，将全景坐标转为球面坐标，并获得初始状态下激光模组单元150发射的激光光斑的圆心在球面坐标系中的初始坐标

$r=\sqrt{x^2+y^2+z^2}---7$

ω＝arccos(z/r)   9

步骤350，广角图像采集单元111、112和113采集图像，并将采集的图像传输至控制处理单元，控制处理单元对接收的图像进行运动检测得到运动检测结果。

步骤360，控制处理单元根据运动检测结果，判断水平360度范围内是否存在移动的物体，如果存在移动的物体，则进入步骤370，否则返回步骤350。

步骤370，控制处理单元获得移动的物体的目标坐标(x_f1,y_f1)，根据公式1-9获得目标坐标的球面坐标将水平转台旋转(ω₁-ω₀)，并将垂直转台旋转即可将激光模组单元150瞄准移动的物体，并持续照射一段时间，比如5秒，激光模组单元150回复到初始位置，然后返回步骤350。当然激光模组单元150也可以不回复到初始位置，而是从现在的位置直接移动到下一个目标坐标的球面坐标处。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换、添加和组合等。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种自动定位装置，其特征在于，包括：

广角图像采集单元，用于采集图像数据；

底座，用于固定所述广角图像采集单元；

水平转台，安装在所述底座上并可以水平转动；

垂直转台，安装在所述水平转台上并可以垂直转动；

激光模组单元，安装在所述垂直转台上并用于发射激光；

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。

2.根据权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于，所述广角图像采集单元为广角摄像机。

3.根据权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于，所述水平转台和所述垂直转台通过杯式轴承活动连接。

4.根据权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于，所述广角图像采集单元的轴线与所述底座的切平面垂直。

5.根据权利要求1所述的自动定位装置，其特征在于，所述控制处理单元初始化参数进一步包括：

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(x_src,y_src)，通过 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}$ 和z_b＝R*cosθ计算得到三维坐标(x_b,y_b,z_b)，其中R是预设的球面半径，然后利用全景坐标(x_Rb,y_Rb,z_Rb)的计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& \text{1}& 0\\ \mathrm{-sin}\left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ $E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}({(x_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-x_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+{(y_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-y_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+{(z_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-z_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2)}$ 以及Levenberg-Marquard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_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。

6.根据权利要求5所述的自动定位装置，其特征在于，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：

当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_n，和三维坐标计算公式 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},$ z_b＝R*cosθ，全景坐标计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& \text{1}& 0\\ \mathrm{-sin}\left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ 以及直角坐标到球面坐标的转换公式 $r=\sqrt{x^2+y^2+z^2},$ ω＝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。

7.一种自动定位方法，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，其特征在于，所述方法包括：

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；

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。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

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(x_src,y_src)，通过 $\mathrm{\θ}=\frac{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}{R},x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}}$ 和z_b＝R*cosθ计算得到三维坐标(x_b,y_b,z_b)，其中R是预设的球面半径，然后利用全景坐标(x_Rb,y_Rb,z_Rb)的计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& \text{1}& 0\\ \mathrm{-sin}\left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ $E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}({(x_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-x_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+{(y_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-y_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2+{(z_{\mathrm{Rb}}\left(i\right)-z_{\mathrm{Rb}}^{\′}\left(i\right))}^2)}$ 以及Levenberg-Marquard算法，计算得到每个广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_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。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述运动检测步骤进一步包括：

当检测到移动物体时，利用广角图像采集单元的偏航角θ_n、俯仰角Ψ_n和滚转角Φ_n，和三维坐标计算公式 $x_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{x_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},y_b=R*\sin \mathrm{\θ}*\frac{y_{\mathrm{src}}}{\sqrt{x_{\mathrm{src}}^2+y_{\mathrm{src}}^2}},$ z_b＝R*cosθ，全景坐标计算公式 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{Rb}}\\ y_{\mathrm{Rb}}\\ z_{\mathrm{Rb}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& 0& \sin \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)\\ 0& \text{1}& 0\\ \mathrm{-sin}\left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\Ψ}}_n\right)& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left({\mathrm{\Φ}}_n\right)& -\sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\\ 0& \sin \left({\mathrm{\θ}}_n\right)& \cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_b\\ y_b\\ z_b\end{array}\right],$ 以及直角坐标到球面坐标的转换公式 $r=\sqrt{x^2+y^2+z^2},$ ω＝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。