CN108650461B - 一种可变视场角相机云台的控制方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，使可变视场角相机云台中相机的运动角速度和相机视场角匹配，减少了相机曝光引起拖影模糊。

Description

一种可变视场角相机云台的控制方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

目前市面上无人机搭载的可变视场角相机云台，在不同视场角时，相机像素水平、垂直移动时出现由于相机视场角大，相机运动慢和相机视场角小、引起相机运动过快，从而导致像素曝光引起拖影模糊的问题。在相机视场角大、相机运动慢时，像素曝光引起拖影模糊程度是在可接受程度内的模糊；而当相机视场角小、相机运动速度过快时，更容易像素曝光引起拖影模糊，已经超出了可接受范围的模糊。

综上所述可以看出，如何使可变视场角相机运动速度和相机视场角匹配，减少相机曝光引起拖影模糊是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质、已解决现有技术中可变视场角相机运动速度和相机视场角不匹配，导致像素曝光引起拖影模糊的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可变视场角相机云台的控制方法，包括：获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。

优选地，所述依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度包括：依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机在三维云台X轴上的最大运动角速度和在三维云台Y轴上的最大运动角速度；利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度。

优选地，所述预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系包括：调节可变视场角相机云台中相机的视场角大小，通过陀螺仪测量所述可变视场角相机云台中相机的当前运动角速度，从而得到所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度和视场角大小的操作关系；根据所述操作关系和相关特征因素，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的特征曲线；根据所述特征曲线，得到所述可变视场角相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系，以及所述可变视场角相机在所述三维云台的Y轴上的运动角速度和所述视场角的对应关系。

优选地，所述可变视场角相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系包括：所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系为：ω_xmax＝A*θ^B+C；其中，ω_xmax为所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机视场角；所述A为所述可变视角场相机云台中相机的视场角比例关系参数；所述B为所述可变视角场相机云台中相机的视场角曲率参数；所述C为所述可变视角场相机云台中相机的视场角偏移参数。

优选地，所述可变视场角相机云台中相机在所述三维云台的Y轴上的运动角速度和所述视场角的对应关系包括：

所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的Y轴上运动角速度与所述视场角的对应关系为：ω_ymax＝A*θ^B+C；其中，ω_ymax为所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的Y轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机视场角。

优选地，所述利用所述X轴上的最大运动角速度和在所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度包括：

利用ω_xmax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度

利用ω_ymax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台Y轴上的最大运动角速度

利用

计算得到当前视场角所对应的目标最大角速度

本发明还提供了一种可变视场角相机云台的控制装置，包括：

获取模块，用于获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

计算模块，用于依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

调节模块，用于根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。

优选地，所述计算模块具体用于：依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度和在三维云台Y轴上的最大运动角速度；利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度。

本发明还提供了一种可变视场角相机云台的控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法，获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；根据预先建立的相机视场角和相机运动角速度的对应关系，计算当前视场角所对应的目标最大运动角速度；调节所述可变视场角相机云台的当前运动角速度，从而将所述可变视场角相机云台中相机的当前运动角速度控制在所述目标最大运动角速度内。本发明所提供的一种可变视场角相机云台的控制方法，解决了现有技术中可变视场角相机云台中相机视场角和相机运动角速度不匹配，导致像素曝光引起拖影模糊的问题；且本发明根据所述可变视场角相机云台中相机的当前视场角，得到与所述当前视场角对应的目标最大运动角速度，通过调整相机云台的运动角速度将所述可变视场角相机云台中相机角运动速度控制在所述目标最大运动角速度中，从而使所述可变视场角相机云台中相机的视场角小时，相机角运动速度不会过快，解决了现有技术中，相机视场角小、相机角运动速度过快，导致像素拖影模糊严重的问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法的第一种具体实施例的流程图；

图2为相机视场角和X轴(Y轴)最大运动角速度的关系曲线；

图3为不同比例参数A下，相机视场角与相机角速度的关系曲线；

图4为不同曲率参数B下，相机视场角与相机角速度的关系曲线；

图5为不同偏移参数C下，相机视场角与相机角速度的关系曲线；

图6为本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法的第二种具体实施例的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种可变视场角相机云台的控制装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，使可变视场角相机运动速度和相机视场角匹配，减少了相机曝光引起拖影模糊。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S101：获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

步骤S102：依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

建立所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系是通过在所述可变视场角相机实际飞行中，调节可变视场角相机云台中相机的视场角大小，通过陀螺仪测量所述可变视场角相机云台中相机的当前运动角速度，从而得到所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度和视场角大小的操作关系；根据所述操作关系和相关特征因素，通过上位机拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的特征曲线；根据所述特征曲线，得到所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系，以及所述可变视场角相机在所述三维云台的Y轴上的运动角速度和所述视场角的对应关系，所述相机视场角和X轴(Y轴)最大运动角速度的关系曲线如图2所示，图中横坐标代表相机视场角，纵坐标代表相机在X轴(Y轴)上的最大运动角速度。

根据实验测试拟合曲线得到相机在X轴上角速度与相机视场角关系：ω_xmax＝A*θ^B+C；其中，ω_xmax为所述可变视场角相机在三维云台的X轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机视场角。

所述可变视场角相机在三维云台的Y轴上运动角速度与所述视场角的对应关系为：ω_ymax＝A*θ^B+C；其中，

为所述可变视场角相机在三维云台的Y轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机视场角。

所述A为所述可变视角场相机视场角比例关系参数，用于调整相机运动的最大角速度，当参数A变大时相机最大角速度等比例变大，当参数变小时相机最大角速度等比例变小，如图3所示；

所述B为所述可变视角场相机视场角曲率参数，用于调整相机视场角大小与角速度的曲率，当参数变大时相机视场角大小与角速度关系曲线越陡峭，当参数变小时相机视场角大小与角速度关系曲线越平缓，如图4所示；

所述C为所述可变视角场相机视场角偏移参数，用于调整相机视场角大小与角速度的基础偏移量，当参数变大时曲线幅度与曲率均不变，曲线整体向上平移。当参数变小时曲线幅度与曲率均不变，曲线整体向下平移，如图5所示。

步骤S103：根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。

在本实施例中所提供可变视场角相机云台的控制方法，通过实时检测相机当前视场角大小，来控制可变视场角相机云台中相机在X轴、Y轴运动的最大运动角速度，采用先进的闭环算法将可变视场角相机云台中相机运动的最大角速度控制在所需要的范围内；实现大视场角，大速度，小视场角，低速度的逻辑组合，达到可变视场角相机云台中相机的运动角速度适中，曝光无拖影的目的。

基于上述实施例，本实施例中，根据利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度，从而根据所述目标最大运动角速度完成对相机云台的控制。

请参考图6，图6为本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法的第二种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S601：获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

步骤S602：依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度；

利用ω_xmax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度

步骤S603：依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台Y轴上的最大运动角速度；

利用ω_ymax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台Y轴上的最大运动角速度

步骤S604：利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

利用

计算得到当前视场角所对应的目标最大角速度

在相机云台控制过程中，当Y轴运动角速度为零时即得到当仅X轴运动时的角速度公式为：ω_xmax ²＝(A*θ^B+C)²；

当X轴运动角速度为零时即得到当仅Y轴运动时的角速度公式为：ω_ymax ²＝(A*θ^B+C)²。

通过大量实验测量结果得出，当A＝0.241，B＝0.8725，C＝0.2977时，所述相机视角场和相机运动最大角速度的拟合曲线，为最优曲线。

步骤S605：根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。

在本实施例所提供的方法，通过大量实验，分析可变视场角相机云台中相机运动角速度与相机视场角大小相关特征点，拟合成相应的曲线图，采用软件编程，结合相机当前视场角大小，计算相应的最大方位角速度，实现可变视场角相机云台中相机运动角速度速度与相机视场角大小关系的控制，解决了可变视场角相机云台中相机运动角速度与相机视场角不匹配的问题，使得可变视场角相机云台中相机运动角速度与相机视场角相匹配，减少像素曝光异常，引起拖影的问题。

请参考图7，图7为本发明实施例提供的一种可变视场角相机云台的控制装置的结构框图；具体装置可以包括：

获取模块100，用于获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

计算模块200，用于依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

调节模块300，用于根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度。

本实施例的可变视场角相机云台的控制装置用于实现前述的可变视场角相机云台的控制方法，因此可变视场角相机云台的控制装置中的具体实施方式可见前文中的可变视场角相机云台的控制方法的实施例部分，例如，获取模块100，计算模块200，调节模块300，分别用于实现上述可变视场角相机云台的控制方法中步骤S101，S102，和S103，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本发明具体实施例还提供了一种可变视场角相机云台的控制设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的可变视场角相机云台的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可变视场角相机云台的控制方法，其特征在于，包括：

获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度；

其中，所述依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度包括：

利用ω_xmax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度

θ为所述可变视场角相机云台中相机的视场角；所述A为所述可变视角场相机云台中相机的视场角比例关系参数；所述B为所述可变视角场相机云台中相机的视场角曲率参数；所述C为所述可变视角场相机云台中相机的视场角偏移参数；

利用ω_ymax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台Y轴上的最大运动角速度

利用

计算得到当前视场角所对应的目标最大角速度

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度包括：

依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度和在三维云台Y轴上的最大运动角速度；

利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系包括：

调节可变视场角相机云台中相机的视场角大小，通过陀螺仪测量所述可变视场角相机云台中相机的当前运动角速度，从而得到所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度和视场角大小的操作关系；

根据所述操作关系和相关特征因素，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的特征曲线；

根据所述特征曲线，得到所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系，以及所述可变视场角相机云台中相机在所述三维云台的Y轴上的运动角速度和所述视场角的对应关系。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系包括：

所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上运动角速度与所述视场角的对应关系为：ω_xmax＝A*θ^B+C；

其中，ω_xmax为所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的X轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机云台中相机的视场角；所述A为所述可变视角场相机云台中相机的视场角比例关系参数；所述B为所述可变视角场相机云台中相机的视场角曲率参数；所述C为所述可变视角场相机云台中相机的视场角偏移参数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述可变视场角相机云台中相机在所述三维云台的Y轴上的运动角速度和所述视场角的对应关系包括：

所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的Y轴上运动角速度与所述视场角的对应关系为：ω_ymax＝A*θ^B+C；

其中，ω_ymax为所述可变视场角相机云台中相机在三维云台的Y轴上最大运动角速度，θ为所述可变视场角相机视场角。

6.一种可变视场角相机云台的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取可变视场角相机云台中相机的当前视场角；

计算模块，用于依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，计算得到所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度；

调节模块，用于根据所述目标最大运动角速度，调节可变视场角相机云台的当前运动角速度，以便于所述可变视场角相机云台中相机的运动角速度不超过所述目标最大运动角速度；所述计算模块具体用于：

利用ω_xmax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度

θ为所述可变视场角相机云台中相机的视场角；所述A为所述可变视角场相机云台中相机的视场角比例关系参数；所述B为所述可变视角场相机云台中相机的视场角曲率参数；所述C为所述可变视角场相机云台中相机的视场角偏移参数；

利用ω_ymax＝A*θ^B+C得到当前视场角θ_a所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台Y轴上的最大运动角速度

利用

计算得到当前视场角所对应的目标最大角速度

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

依据预先建立的所述可变视场角相机云台中相机的视场角与运动角速度的对应关系，获取所述当前视场角所对应的所述可变视场角相机云台中相机在三维云台X轴上的最大运动角速度和在三维云台Y轴上的最大运动角速度；

利用所述X轴上的最大运动角速度和所述Y轴上的最大运动角速度，拟合得到所述可变视场角相机云台中相机的目标最大运动角速度。

8.一种可变视场角相机云台的控制设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述一种可变视场角相机云台的控制方法的步骤。

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