CN104950764B - 遥控行驶系统用延时校正方法和遥控行驶系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥控行驶系统用延时校正方法和遥控行驶系统，遥控行驶系统包括行驶装置和遥控器，行驶装置包括变焦摄像头，遥控器包括显示单元，延时校正方法包括：获得行驶装置的平均传输延时的步骤；将执行传输延时设置为大于平均传输延时的步骤；变焦摄像头进行图像拍摄的步骤；变焦摄像头对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记的步骤；将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤；判断显示绝对时刻是否到达输出时刻的步骤；如显示绝对时刻到达输出时刻，显示单元根据输出时刻显示图像。以及使用该延时校正方法的遥控行驶系统。通过延时校正方法有效提高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

遥控行驶系统用延时校正方法和遥控行驶系统

技术领域

本发明涉及遥控行驶系统领域，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遥控行驶系统。

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。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系统用的延时校正方法。

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系统。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种遥控行驶系统用延时校正方法，遥控行驶系统包括遥控行驶装置和遥控器，遥控行驶装置包括用于向遥控器输出图像信号的变焦摄像头，遥控器包括显示单元，其中，延时校正方法包括：获得遥控行驶装置的平均传输延时的步骤；将执行传输延时设置为大于平均传输延时的步骤；变焦摄像头进行图像拍摄的步骤；变焦摄像头对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记的步骤；将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤；判断显示绝对时刻是否到达输出时刻的步骤；如显示绝对时刻到达输出时刻，显示单元根据输出时刻显示图像。

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，通过变焦摄像头根据延迟距离进行调节焦距，随后利用将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，使遥控器根据输出时刻依次的显示图像，从而能够校正遥控行驶系统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，在将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤之后，延时校正方法还包括遥控器通过无线方式接收标记有输出时刻的图像信号的步骤。

更进一步的方案是，将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤为遥控行驶装置的处理器将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和。

更进一步的方案是，在将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤之前，延时校正方法还包括遥控器通过无线方式接收标记有拍摄绝对时刻的图像信号的步骤。

更进一步的方案是，将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤为遥控器的处理器将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和。

由上可见，利用将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的步骤，使得该步骤既可以先在遥控行驶装置上完成标记后再进行数据传输，该步骤还可以先进行数据传输后在遥控器上完成标记。

更进一步的方案是，遥控器还包括存储单元；在遥控器通过无线方式接收标记有输出时刻的图像信号的步骤之后，延时校正方法还包括将标记有输出时刻的图像信号存储在存储单元中的步骤。

由上可见，通过存储单元存储标记有输出时刻的图像信号，使输出时刻未到达显示绝对时刻的图像存储在存储器内，有利于提高播放流畅度和行驶安全性。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种遥控行驶系统，包括遥控行驶装置和遥控器，遥控行驶装置包括进行图像拍摄的变焦摄像头，变焦摄像头还用于向遥控器输出图像信号，遥控器包括显示单元，其中，遥控行驶装置还包括第一处理器，第一处理器用于获得遥控行驶装置的平均传输延时，第一处理器可用于将执行传输延时设置为大于平均传输延时，变焦摄像头还用于对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记，第一处理器可用于将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，遥控器还包括第二处理器，第二处理器还用于判断显示绝对时刻是否到达输出时刻，显示单元还用于根据输出时刻显示图像。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供遥控行驶系统，包括遥控行驶装置和遥控器，遥控行驶装置包括进行图像拍摄的变焦摄像头，变焦摄像头还用于向遥控器输出图像信号，遥控器包括显示单元，其中，遥控行驶装置还包括第一处理器，第一处理器用于获得遥控行驶装置的平均传输延时，变焦摄像头还用于对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记，遥控器还包括第二处理器，第二处理器可用于将执行传输延时设置为大于平均传输延时，第二处理器可用于将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，第二处理器还用于判断显示绝对时刻是否到达输出时刻，显示单元还用于根据输出时刻显示图像。

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，通过变焦摄像头根据延迟距离进行调节焦距，随后利用将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，使遥控器根据输出时刻依次的显示图像，从而能够校正遥控行驶系统接收视频信号的延时，有效提高遥控行驶系统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是本发明遥控行驶系统用延时校正方法第一实施例中调焦的原理图。

图2是本发明遥控行驶系统用延时校正方法第一实施例的第一流程图。

图3是本发明遥控行驶系统用延时校正方法第一实施例中获得关系函数的流程图。

图4是本发明遥控行驶系统用延时校正方法第一实施例的第二流程图。

图5是本发明遥控行驶系统用延时校正方法第二实施例的第二流程图。

图6是本发明遥控行驶系统实施例的系统框图。

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

遥控行驶系统用延时校正方法第一实施例：

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图像信号。延时校正时，首先执行步骤S10，获得行遥控驶装置的行驶速度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S11，获得视频信号的平均传输延时t1，该平均传输延时t1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，或通过在启动行驶装置后与遥控器进行连接时利用时间标记来测定该平均传输延时t1。然后执行步骤S12，将执行传输延时t2设置为大于平均传输延时t1，即将t2大于t1地设置，执行传输延时t2是用于使图像进行延迟显示的时间参数。随后执行步骤S13，根据行驶速度v和执行传输延时t2计算延时距离s，即利用行驶速度v对执行传输延时t2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。。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上的目标物并拍摄到的长度为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。

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。

参照图4，在执行完步骤S16后，则开始执行步骤S31，即变焦摄像头1连续地对多帧图像进行拍摄，随后执行步骤S32，变焦摄像头1对每一帧图像进行拍摄绝对时刻t3标记，拍摄绝对时刻t3为拍摄瞬间的时刻。随后执行步骤S33，由于遥控行驶装置还包括第一输出时刻处理单元，第一输出时刻处理单元将每一帧图像的输出时刻t4标记为拍摄绝对时刻t3和执行传输延时t2之和，即将t4=t3+t2地设置，输出时刻t4为该图像进行显示的时刻。

随后执行步骤S34，遥控行驶装置通过无线通讯方式将包含输出时刻t4的多个图像信号输出至遥控器，遥控器通过无线方式接收该图像信号。然后执行步骤S35，将标记有输出时刻t4的多个图像信号存储在遥控器的存储模块中。

随后执行步骤S36，判断显示绝对时刻t5是否到达输出时刻t4，显示绝对时刻t5为遥控器的显示单元的当前时刻，如显示绝对时刻t5到达输出时刻t4，即输出时刻t4的图像需要进行显示，则执行步骤S37，显示单元根据输出时刻显示图像，由于变焦摄像头1连续地对多帧图像进行拍摄，故多帧图像的输出时刻也是连续，显示单元根据显示绝对时刻t5和输出时刻t4对图像进行显示，便可实现图像按照拍摄绝对时刻t3和执行传输延时t2之和的延时进行显示。

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。同时由于数据传输是根据不同环境具有不同延时，即数据传输延时是个不定量，通过设置一个大于平均传输延时的执行传输延时作为延时基准，并按照执行传输延时进行焦距调节，同时使遥控器的显示单元对图像按照拍摄绝对时刻和执行传输延时之和的延时进行显示，利用对摄像头调节焦距和显示图像的延时，继而实现遥控行驶系统的延时校正。

遥控行驶系统用延时校正方法第二实施例：

参照图5，本实施例与上述第一实施例的不同之处在于在遥控器上设置有第二输出时刻处理单元，具体地，在执行完步骤S16后，则开始执行步骤S41，即变焦摄像头1连续地对多帧图像进行拍摄，随后执行步骤S42，变焦摄像头1对每一帧图像进行拍摄绝对时刻t3标记，拍摄绝对时刻t3为拍摄瞬间的时刻。

随后执行步骤S43，遥控行驶装置通过无线通讯方式将包含拍摄绝对时刻t3的多个图像信号输出至遥控器，遥控器通过无线方式接收该图像信号。然后执行步骤S44，将多个图像信号存储在遥控器的存储模块中。

随后执行步骤S45，由于控制器上设置有第二输出时刻处理单元，第二输出时刻处理单元将每一帧图像的输出时刻t4标记为拍摄绝对时刻t3和执行传输延时t2之和，即将t4=t3+t2地设置，输出时刻t4为该图像进行显示的时刻，随后再将标记有输出时刻的图像信号存储在存储器内。

随后执行步骤S46，判断显示绝对时刻t5是否到达输出时刻t4，显示绝对时刻t5为遥控器的显示单元的当前时刻，如显示绝对时刻t5到达输出时刻t4，即输出时刻t4的图像需要进行显示，则执行步骤S47，显示单元根据输出时刻显示图像，由于变焦摄像头1连续地对多帧图像进行拍摄，故多帧图像的输出时刻也是连续，显示单元根据显示绝对时刻t5和输出时刻t4对图像进行显示，便可实现图像按照拍摄绝对时刻t3和执行传输延时t2之和的延时进行显示。

遥控行驶系统实施例：

参照图6，图6是遥控行驶系统的系统框图，遥控行驶系统包括遥控器6和遥控行驶装置7，遥控行驶装置上设置有变焦摄像头77，变焦摄像头77用于采集视频信号并通过遥控行驶装置7向遥控器6输出图像信号。遥控行驶装置7还包括处理器73，处理器73包括速度获取单元71、传输延时获取单元72、延时距离计算单元74、关系函数获得单元75、焦距变量计算单元76和输出时刻处理单元78，速度获取单元71用于获得遥控行驶装置的行驶速度，传输延时获取单元72用于获得图像信号的平均传输延时，处理器73将执行传输延时设置为大于平均传输延时，延时距离计算单元74接收行驶速度和执行传输延时后，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75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75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76根据延时距离和关系函数计算焦距变量，变焦摄像头77根据焦距变量调节焦距，随后变焦摄像头77进行图像拍摄，变焦摄像头77还用于对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记。输出时刻处理单元78用于将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和。

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。

遥控器6包括存储器62、处理器63和显示单元65，存储器62包括输出时刻处理单元61和判断单元64。遥控器6通过无线方式接收遥控行驶装置7输出的图像信号，如接收的是标记有输出时刻的图像信号，则将该标记有输出时刻的图像信号接收后并存储在存储器62内。如接收的是没有标记输出时刻的图像信号，则先将其存储在存储器62内，随后通过输出时刻处理单元61将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，再将标记有输出时刻的图像信号存储在存储器内。

判断单元64用于判断显示绝对时刻是否到达输出时刻，如显示绝对时刻到达输出时刻，则显示单元65根据输出时刻依次显示图像。处理器63还可以用于将执行传输延时设置为大于所述平均传输延时。

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，通过变焦摄像头根据延迟距离进行调节焦距，随后利用将每一帧图像的输出时刻标记为拍摄绝对时刻和执行传输延时之和，使遥控器根据输出时刻依次的显示图像，从而能够校正遥控行驶系统接收视频信号的延时，有效提高遥控行驶系统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 (10)

1.遥控行驶系统用延时校正方法，所述遥控行驶系统包括遥控行驶装置和遥控器，所述遥控行驶装置包括用于向遥控器输出图像信号的变焦摄像头，所述遥控器包括显示单元；

其特征在于，

所述延时校正方法包括：

获得遥控行驶装置的平均传输延时的步骤；

将执行传输延时设置为大于所述平均传输延时的步骤；

所述变焦摄像头进行图像拍摄的步骤；

所述变焦摄像头对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记的步骤；

将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和的步骤；

判断显示绝对时刻是否到达所述输出时刻的步骤；

如显示绝对时刻到达所述输出时刻，所述显示单元根据所述输出时刻显示图像。

2.根据权利要求1所述的延时校正方法，其特征在于：

在将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和的步骤之后，所述延时校正方法还包括所述遥控器通过无线方式接收标记有所述输出时刻的图像信号的步骤。

3.根据权利要求2所述的延时校正方法，其特征在于：

所述将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和的步骤为所述遥控行驶装置的处理器将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和。

4.根据权利要求1所述的延时校正方法，其特征在于：

在将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和的步骤之前，所述延时校正方法还包括所述遥控器通过无线方式接收标记有所述拍摄绝对时刻的图像信号的步骤。

5.根据权利要求4所述的延时校正方法，其特征在于：

所述将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和的步骤为所述遥控器的处理器将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和。

6.根据权利要求2或4所述的延时校正方法，其特征在于：

所述遥控器还包括存储单元；

在所述遥控器通过无线方式接收标记有所述输出时刻的图像信号的步骤之后，所述延时校正方法还包括将图像信号存储在所述存储单元中的步骤。

7.遥控行驶系统，包括遥控行驶装置和遥控器，所述遥控行驶装置包括进行图像拍摄的变焦摄像头，所述变焦摄像头还用于向遥控器输出图像信号，所述遥控器包括显示单元；

其特征在于：

所述遥控行驶装置还包括第一处理器，所述第一处理器用于获得遥控行驶装置的平均传输延时，所述第一处理器可用于将执行传输延时设置为大于所述平均传输延时，所述变焦摄像头还用于对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记，所述第一处理器可用于将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和；

所述遥控器还包括第二处理器，所述第二处理器还用于判断显示绝对时刻是否到达所述输出时刻，所述显示单元还用于根据所述输出时刻显示图像。

8.根据权利要求7所述的遥控行驶系统，其特征在于：

所述遥控器还包括存储器，所述存储器用于存储标记有所述输出时刻的图像信号。

9.遥控行驶系统，包括遥控行驶装置和遥控器，所述遥控行驶装置包括进行图像拍摄的变焦摄像头，所述变焦摄像头还用于向遥控器输出图像信号，所述遥控器包括显示单元；

其特征在于：

所述遥控行驶装置还包括第一处理器，所述第一处理器用于获得遥控行驶装置的平均传输延时，所述变焦摄像头还用于对每一帧图像进行拍摄绝对时刻标记；

所述遥控器还包括第二处理器，所述第二处理器可用于将执行传输延时设置为大于所述平均传输延时，所述第二处理器可用于将每一帧图像的输出时刻标记为所述拍摄绝对时刻和所述执行传输延时之和，所述第二处理器还用于判断显示绝对时刻是否到达所述输出时刻，所述显示单元还用于根据所述输出时刻显示图像。

10.根据权利要求9所述的遥控行驶系统，其特征在于：

所述遥控器还包括存储器，所述存储器用于存储标记有所述输出时刻的图像信号。