CN104950726B - 遥控行驶装置用的延时校正方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥控行驶装置用的延时校正方法及其装置，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头，变焦摄像头用于向遥控器输出视频信号，其中，延时校正方法包括：获得遥控行驶装置的行驶速度的步骤；获得视频信号的传输延时的步骤；根据行驶速度和传输延时计算延时距离的步骤；获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤；根据延时距离和关系函数计算焦距变量的步骤；变焦摄像头根据焦距变量调节焦距的步骤。以及使用该延时校正方法的延时校正装置。利用焦距的调节能够校正遥控装置接收视频信号的延时，有效提高遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内通过人工远程行驶时的安全性。

Description

遥控行驶装置用的延时校正方法及其装置

技术领域

本发明涉及遥控行驶装置领域，尤其涉及用于遥控飞行器、遥控车或遥控船上的延时校正方法，以及采用该延时校正方法的校正装置。

背景技术

现在遥控行驶装置，如遥控船、遥控车和遥控飞行器上安装有行驶摄像装置，行驶摄像装置采集的视频信号经模数转换后，以数字信号的形式通过无线网络回传至遥控装置，在遥控装置内经处理后在遥控装置的显示屏输出图像。

遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内行驶时，可以通过遥控器显示屏观察遥控行驶装置前方的行驶环境，从而实现远程人工控制行驶。

行驶摄像装置获取的图像信息在回传显示的过程中会出现延迟，该延迟包括视频信号的模数转换延迟和信号传输过程中的传输延迟，该延迟的数值通常与构成数据传输系统的摄像装置、控制装置、信号传输装置和显示装置等部件的硬件性能参数有关，在硬件性能参数确定的前提下，延迟的数值稳定在一定的范围内，通常可用一个平均值表示该数据传输系统的延迟。因此，在遥控装置的显示屏显示出来的图像并非行驶摄像装置拍摄的实时图像，即当操控人员看见在遥控装置的显示装置输出的图像时，遥控行驶装置已经在相应的延时时间内前行了一段距离，该段距离称为延迟距离。由于延迟时间的存在，遥控行驶装置可能会在延迟时间的行进过程中发生碰撞或坠毁等意外。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种提高行驶安全性的遥控行驶装置用的延时校正方法。

本发明的第二目的是提供一种提高行驶安全性的遥控行驶装置用的延时校正装置。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种遥控行驶装置用的延时校正方法，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头，变焦摄像头用于向遥控器输出视频信号，其中，延时校正方法包括：获得遥控行驶装置的行驶速度的步骤；获得视频信号的传输延时的步骤；根据行驶速度和传输延时计算延时距离的步骤；获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤；根据延时距离和关系函数计算焦距变量的步骤；变焦摄像头根据焦距变量调节焦距的步骤。

由上述方案可见，遥控行驶装置由于将在传输延时内前行了一段延迟距离，通过利用基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数，计算得出延时距离对应的焦距变量，继而通过变焦摄像头根据焦距变量调节焦距，利用焦距的调节能够校正遥控装置接收视频信号的延时，有效提高遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内通过人工远程行驶时的安全性。

更进一步的方案是，获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤包括：变焦摄像头通过第一焦距在第一位置上拍摄目标物上的第一参照长度的步骤；变焦摄像头通过第一焦距在第二位置上拍摄目标物上的第二参照长度的步骤；变焦摄像头通过第二焦距在第一位置上拍摄目标物上的第二参照长度的步骤；计算第一位置和第二位置之间在沿变焦摄像头的光轴方向上的基准延时距离的步骤；计算第一焦距和第二焦距之间的基准焦距变量的步骤；根据基准延时距离和基准焦距变量计算得出关系函数的步骤。

更进一步的方案是，获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤包括：变焦摄像头通过第一焦距在第一位置上拍摄目标物上的第一参照长度的步骤；变焦摄像头通过第一焦距在第二位置上拍摄目标物上的第二参照长度的步骤；变焦摄像头通过第二焦距在第二位置上拍摄目标物上的第一参照长度的步骤；计算第一位置和第二位置之间在沿变焦摄像头的光轴方向上的基准延时距离的步骤；计算第一焦距和第二焦距之间的基准焦距变量的步骤；根据基准延时距离和基准焦距变量计算得出关系函数的步骤。

由上可见，通过多次测量，便能够得出延时距离和焦距变量对应的关系函数，使得延时校正方法在计算实际延时距离对应的焦距变量时，可以调用该关系函数，便能迅速得出对应的焦距变量，其能够提高变焦时的准确度，提高安全性。

更进一步的方案是，行驶速度为遥控行驶装置沿变焦摄像头的光轴方向上的速度分量。

由上可见，采用的是沿变焦摄像头的光轴方向上的速度分量，能够更进一步提高变焦时的精确度。

更进一步的方案是，在变焦摄像头根据焦距变量调节焦距的步骤后，延时校正方法还包括：遥控行驶装置接收转向信号的步骤；变焦摄像头根据转向信号进行转向的步骤；遥控行驶装置经过预设延时后根据转向信号进行转向的步骤。

由上可见，当遥控行驶装置需要转向时，由于遥控行驶装置的转向存在一定的惯性和延迟，所以可通过提前将变焦摄像头进行转向，实现校正遥控装置接收视频信号的延时，有效提高遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内通过人工远程行驶时的安全性。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种遥控行驶装置用的延时校正装置，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头，变焦摄像头用于向遥控器输出视频信号，其中，延时校正装置包括：获得遥控行驶装置的行驶速度的速度获取单元；获得视频信号的传输延时的延时获取单元；根据行驶速度和传输延时计算延时距离的延时距离计算单元；获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的关系函数获得单元；根据延时距离和关系函数计算焦距变量的焦距变量计算单元，变焦摄像头还用于根据焦距变量调节焦距。

由上述方案可见，遥控行驶装置由于将在传输延时内前行了一段延迟距离，通过利用基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数，计算得出延时距离对应的焦距变量，继而通过变焦摄像头根据焦距变量调节焦距，利用焦距的调节能够校正遥控装置接收视频信号的延时，通过延时校正装置有效提高遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内通过人工远程行驶时的安全性。

附图说明

图1是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例中调焦的原理图。

图2是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例的流程图。

图3是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例中获得关系函数的流程图。

图4是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例中转向的原理图。

图5是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例中角速度的波形图。

图6是本发明遥控行驶装置用的延时校正方法实施例中转向的流程图。

图7是本发明遥控行驶装置用的延时校正装置实施例的系统框图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

延时校正方法实施例：

参照图1和图2，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头1，变焦摄像头1包括透镜组11和图像传感器12，变焦摄像头1用于通过遥控行驶装置向遥控器输出视频信号。延时校正时，首先执行步骤S11，获得遥控行驶装置的行驶速度v，具体地，该行驶速度v可为遥控行驶装置沿变焦摄像头1的光轴方向上的速度分量，行驶速度可通过遥控器输出控制信号获得，也可以通过安装在遥控行驶装置上的速度传感器获得。

随后执行步骤S12，获得视频信号的传输延时t，该传输延时t可通过遥控行驶装置出厂时进行预设，也可以通过遥控器手动设定，或通过在启动遥控行驶装置后与遥控器进行连接时利用时间标记来测定该传输延时t。

然后执行步骤S13，根据行驶速度v和传输延时t计算延时距离s，即利用行驶速度v对传输延时t进行积分继而得出延时距离s。

随后执行步骤S14，获得基准延时距离s和基准焦距变量f之间对应的关系函数x(s,f)。

然后执行步骤S15，根据延时距离s和关系函数x(s,f)计算焦距变量f。

最后执行步骤S16，变焦摄像头根据焦距变量f调节焦距。即，图1左侧图中所示的，透镜组11焦距为f0时，位于位置A1的图像传感器12能够获得处于位置A3的长度为H1的图像，为了实现遥控器的延时校正，变焦摄像头1将根据焦距变量将透镜组11焦距调整为f1，使得位于位置A1的图像传感器12能够获得处于位置A3的长度为H2的图像。

通过上述方法可校正延时的原理是：若不对焦距进行调节并将透镜组11的焦距设定为f0时，位于位置A1的图像传感器12拍摄到处于位置A3的长度为H1的图像，当经历延迟时间t后，在遥控装置的显示装置输出长度为H1的图像时,随着安装有变焦摄像头1的遥控行驶装置的移动，图像传感器12已从位置A1移动到位置A2，位置A1和位置A2之间的距离为延时距离s，由于焦距不变，此时，位于位置A2图像传感器12拍摄到处于位置A3的长度为H2的图像。所以为了校正延时，位于位置A1的图像传感器12，将透镜组焦距调整为f1，位于位置A1的图像传感器12将拍摄到处于位置A3的长度为H2的图像进行回传，当遥控器接收到并显示处于位置A3的长度为H2的图像时，遥控行驶装置正好行驶至位置A2。遥控行驶装置处于的位置和遥控器显示的图像相一致，实现延时校正。

参照图3并结合图1，图3是获得基准延时距离s和基准焦距变量f之间对应的关系函数x(s,f)的流程图。首先执行步骤S21，变焦摄像头通过第一焦距在第一位置上拍摄目标物上的第一参照长度，即变焦摄像头在位置A1处通过焦距为f0拍摄位于位置A3上的目标物，拍摄到的长度为H1；随后执行步骤S22，变焦摄像头通过第一焦距在第二位置上拍摄目标物上的第二参照长度，即通过将变焦摄像头从第一位置移动基准延时距离至第二位置，此时变焦摄像头在位置A2处通过焦距为f0拍摄位于位置A3上的目标物，拍摄到的长度为H2。

然后执行步骤S23，变焦摄像头通过第二焦距在第一位置上拍摄目标物上的第二参照长度，即将变焦摄像头返回位置A1，并通过调节焦距，使得位于位置A1变焦摄像头拍摄位于位置A3上的目标物，使拍摄到的长度为H2，并记录此时的焦距f1。

随后执行步骤S24，计算第一位置和第二位置之间在沿变焦摄像头的光轴方向上的基准延时距离s，即第一位置A1和第二位置A2之间的距离。

然后执行步骤S25，计算第一焦距f0和第二焦距f1之间的基准焦距变量，即第二焦距f1和第一焦距f0的差值。

最后执行步骤S26，根据基准延时距离s和基准焦距变量f计算得出关系函数x(s,f)。基准延时距离s取值可为1毫米、2毫米、3毫米等，通过多次取值测量基准焦距变量，获得多组关于基准延时距离s和基准焦距变量f的数据,继而得出关于基准延时距离s和基准焦距变量f的多个离散的对应点，由此得出的函数x(s,f)是离散函数，在已知延时距离s计算对应的焦距变量f时，可利用关系函数x(s,f)通过查表的形式获知焦距变量f。

另外，获得多组关于基准延时距离s和基准焦距变量f的数据后，还可以将计算得出连续函数的关系函数x(s,f)。即，关系函数x(s,f)可为二次函数、三次函数等连续函数。

更进一步地，可将该关系函数x(s,f)存储在遥控行驶装置上的存储器内，以便延时校正方法使用时调用关系函数x(s,f)。

除了上述关系函数x(s,f)的获取步骤外，还可以首先将变焦摄像头设置在A2的位置上，变焦摄像头在位置A2处通过焦距为f0拍摄位于位置A3上的目标物并拍摄到的长度为H2。随后将变焦摄像头设置在A1的位置上，变焦摄像头在位置A1处通过焦距为f0拍摄位于位置A3上的目标物并拍摄到的长度为H1。最后保持变焦摄像头不移动，即变焦摄像头位于A1的位置上，变焦摄像头在位置A1处通过焦距为f1拍摄位于位置A3上的目标物并拍摄到的长度为H2。

第一位置A1和第二位置A2之间的距离为基准延时距离s，第二焦距f1和第一焦距f0之间的差值为基准焦距变量f，最后便可根据基准延时距离s和基准焦距变量f计算得出关系函数x(s,f)。同样是可获得关系函数x(s,f)，且该方法只需要移动变焦摄像头一次，从而有利于提高测量精度。

遥控行驶装置2上设置有变焦摄像头1，参见图5的角速度波形图，实线表示的ω1是变焦摄像头1对地的绝对角速度，虚线表示的ω2是遥控行驶装置2对地的绝对角速度。为校正延迟，使遥控装置的显示屏显示出来的图像为达到实时图像的效果，变焦摄像头1的角速度ω1与遥控行驶装置2的角速度ω2的曲线形状必须一致，且变焦摄像头1需要提前一个单位的延迟时间进行摆动。遥控行驶装置2转向所需的时间为角速度ω2从零开始变大直至归零所消耗的时间。

当转向所需时间大于延迟时间t0时，变焦摄像头1的角速度ω1与遥控行驶装置2的角速度ω2如图5（a）所示。

当转向所需时间等于延迟时间t0时，变焦摄像头1的角速度ω1与遥控行驶装置2的角速度ω2如图5（b）所示。

当转向所需时间小于延迟时间t0时，变焦摄像头1的角速度ω1与遥控行驶装置2的角速度ω2如图5（c）所示。

参照图4、图5和图6，在执行完步骤S16后或悬停时，当遥控行驶装置2需要转向时，首先执行步骤S31，遥控行驶装置2接收转向信号后，即遥控行驶装置2和变焦摄像头1均处于如图4(a)的位置，当接收到转向角a的转向信号后，随后执行步骤S32，变焦摄像头1根据转向信号进行转向，即如图4(b)所示变焦摄像头1根据图5(a)中实线的波形，按照ω1角速度进行转向。随后执行步骤S33，遥控行驶装置2经过预设延时t0后根据转向信号进行转向，即如图4(c)所示遥控行驶装置2根据图5(a)中虚线的波形，遥控行驶装置2按照ω2角速度进行转向，最后遥控行驶装置2和变焦摄像头1均完成如图4(d)所示转向角a的转向，继而实现通过将变焦摄像头1提前进行转向，从而实现在遥控行驶装置转向时的延时的校正。

除了采用图5(a)中的角速度波形图外，还可采用如图5(b)和图5(c)的角速度波形图。采用如图5(b)的角速度波形图，首先将变焦摄像头1完成转向角a的转向后，保持变焦摄像头1的对地拍摄角度不变的情况下，遥控行驶装置2在预设延时t0后进行转向。或采用如图5(c)的角速度波形图同样可实现延时的校正。

遥控行驶装置2除了可以通过绝对角速度控制变焦摄像头1的摆动，也可以通过变焦摄像头1相对行遥控驶装置2的相对角速度(ω1-ω2)控制变焦摄像头1的摆动。

延时校正装置实施例：

图7是遥控行驶装置用的延时校正装置7的系统框图，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头76，变焦摄像头76用于采集视频信号并通过遥控行驶装置向遥控器输出视频信号。延时校正装置包括速度获取单元71、延时获取单元72、延时距离计算单元73、关系函数获得单元74和焦距变量计算单元75，速度获取单元71用于获得遥控行驶装置的行驶速度，延时获取单元72用于获得视频信号的传输延时，延时距离计算单元73接收行驶速度和传输延时后，并根据行驶速度和传输延时计算延时距离，关系函数获得单元74用于获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数，即关系函数获得单元74可通过调用遥控行驶装置的存储器内存储有的关系函数，焦距变量计算单元75根据延时距离和关系函数计算焦距变量，最后变焦摄像头76根据焦距变量调节焦距。

关系函数获得单元74除了可调用存储器内存储有的关系函数外，关系函数获得单元74还包括基准延时距离计算模块、基准焦距变量计算模块和关系函数计算模块，基准延时距离计算模块用于计算变焦摄像头的第一位置和变焦摄像头的第二位置之间在沿变焦摄像头的光轴方向上的基准延时距离，基准焦距变量计算模块用于计算变焦摄像头的第一焦距和变焦摄像头的第二焦距之间的基准焦距变量，关系函数计算模块根据基准延时距离和基准焦距变量计算得出关系函数，并将得出的关系函数存储到存储器中。

由上可见，遥控行驶装置由于将在传输延时内前行了一段延迟距离，通过利用基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数，计算得出延时距离对应的焦距变量，继而通过变焦摄像头根据焦距变量调节焦距，利用焦距的调节能够校正遥控装置接收视频信号的延时，通过延时校正装置有效提高遥控行驶装置在超视距或不可目测的区域内通过人工远程行驶时的安全性。本发明的变焦摄像头1可以由定焦摄像头和变焦望远镜构成。此时，焦距变量用于调节变焦望远镜的焦距。

Claims (8)

1.遥控行驶装置用的延时校正方法，所述遥控行驶装置上设置有变焦摄像头，所述变焦摄像头用于向遥控器输出视频信号；

其特征在于，

所述延时校正方法包括：

获得遥控行驶装置的行驶速度的步骤；

获得所述视频信号的传输延时的步骤；

根据所述行驶速度和所述传输延时计算延时距离的步骤；

获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤；

根据所述延时距离和所述关系函数计算焦距变量的步骤；

所述变焦摄像头根据所述焦距变量调节焦距的步骤。

2.根据权利要求1所述的延时校正方法，其特征在于：

所述获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤包括：

所述变焦摄像头通过第一焦距在第一位置上拍摄目标物上的第一参照长度的步骤；

所述变焦摄像头通过所述第一焦距在第二位置上拍摄所述目标物上的第二参照长度的步骤；

所述变焦摄像头通过第二焦距在所述第一位置上拍摄所述目标物上的所述第二参照长度的步骤；

计算所述第一位置和所述第二位置之间在沿所述变焦摄像头的光轴方向上的所述基准延时距离的步骤；

计算所述第一焦距和所述第二焦距之间的所述基准焦距变量的步骤；

根据所述基准延时距离和所述基准焦距变量计算得出所述关系函数的步骤。

3.根据权利要求1所述的延时校正方法，其特征在于：

所述获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的步骤包括：

所述变焦摄像头通过第一焦距在第一位置上拍摄目标物上的第一参照长度的步骤；

所述变焦摄像头通过所述第一焦距在第二位置上拍摄所述目标物上的第二参照长度的步骤；

所述变焦摄像头通过第二焦距在所述第二位置上拍摄所述目标物上的所述第一参照长度的步骤；

计算所述第一位置和所述第二位置之间在沿所述变焦摄像头的光轴方向上的所述基准延时距离的步骤；

计算所述第一焦距和所述第二焦距之间的所述基准焦距变量的步骤；

根据所述基准延时距离和所述基准焦距变量计算得出所述关系函数的步骤。

4.根据权利要求1所述的延时校正方法，其特征在于：

所述行驶速度为所述遥控行驶装置沿所述变焦摄像头的光轴方向上的速度分量。

5.根据权利要求1至4任一项所述的延时校正方法，其特征在于：

在所述变焦摄像头根据所述焦距变量调节焦距的步骤后，所述延时校正方法还包括：

遥控行驶装置接收转向信号的步骤；

变焦摄像头根据所述转向信号进行转向的步骤；

遥控行驶装置经过预设延时后根据所述转向信号进行转向的步骤。

6.遥控行驶装置用的延时校正装置，所述遥控行驶装置上设置有变焦摄像头，所述变焦摄像头用于向遥控器输出视频信号；

其特征在于，

所述延时校正装置包括：

获得遥控行驶装置的行驶速度的速度获取单元；

获得所述视频信号的传输延时的延时获取单元；

根据所述行驶速度和所述传输延时计算延时距离的延时距离计算单元；

获得基准延时距离和基准焦距变量之间对应的关系函数的关系函数获得单元；

根据所述延时距离和所述关系函数计算焦距变量的焦距变量计算单元，

所述变焦摄像头还用于根据所述焦距变量调节焦距。

7.根据权利要求6所述的延时校正装置，其特征在于：

所述关系函数获得单元包括：

计算所述变焦摄像头的第一位置和所述变焦摄像头的第二位置之间在沿所述变焦摄像头的光轴方向上的所述基准延时距离的基准延时距离计算模块；

计算所述变焦摄像头的第一焦距和所述变焦摄像头的第二焦距之间的所述基准焦距变量的基准焦距变量计算模块；

根据所述基准延时距离和所述基准焦距变量计算得出所述关系函数的关系函数计算模块。

8.根据权利要求6或7所述的延时校正装置，其特征在于：

所述行驶速度为所述遥控行驶装置沿所述变焦摄像头的光轴方向上的速度分量。