CN111953874A - 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法 - Google Patents

一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111953874A
CN111953874A CN202010760813.6A CN202010760813A CN111953874A CN 111953874 A CN111953874 A CN 111953874A CN 202010760813 A CN202010760813 A CN 202010760813A CN 111953874 A CN111953874 A CN 111953874A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
ultra
calibration
wide
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010760813.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111953874B (zh
Inventor
禹智斌
白杰
王海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Huahang Seaglet Environmental Technology Ltd
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Qingdao Huahang Seaglet Environmental Technology Ltd
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Huahang Seaglet Environmental Technology Ltd, Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Qingdao Huahang Seaglet Environmental Technology Ltd
Priority to CN202010760813.6A priority Critical patent/CN111953874B/zh
Publication of CN111953874A publication Critical patent/CN111953874A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111953874B publication Critical patent/CN111953874B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • A01M29/06—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using visual means, e.g. scarecrows, moving elements, specific shapes, patterns or the like
    • A01M29/08—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using visual means, e.g. scarecrows, moving elements, specific shapes, patterns or the like using reflection, colours or films with specific transparency or reflectivity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • A01M29/06—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using visual means, e.g. scarecrows, moving elements, specific shapes, patterns or the like
    • A01M29/10—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using visual means, e.g. scarecrows, moving elements, specific shapes, patterns or the like using light sources, e.g. lasers or flashing lights
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L25/00—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00
    • G10L25/27—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the analysis technique
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/64—Computer-aided capture of images, e.g. transfer from script file into camera, check of taken image quality, advice or proposal for image composition or decision on when to take image
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，包括上部壳体和下部壳体，上部壳体和下部壳体之间通过透明罩壳固定连接，上部壳体的顶部固定连接有超广角鱼眼镜头，本发明涉及驱鸟器技术领域。该基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，通过设置电机、驱动齿轮与旋转齿盘的配合，可实现反光镜360°的不停歇快速旋转，而通过向电磁线圈内输入不同值的电流，可使铁芯产生不同大小的磁力，进而配合永磁体使片状弹簧带动反光镜偏转至不同的角度，进而使激光在纵向面上可反射出不同角度，两者配合大大增加了激光投射的区域，可实现指定空域不间断环视的功能，且转向迅速，为快速追踪提供了硬件基础。

Description

一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法
技术领域
本发明涉及驱鸟器技术领域，具体为一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法。
背景技术
随着人类生产生活向高空逐步发展，此前作为各种鸟类专属的空域资源渐渐与各种人工设备发生关联，由此产生了一系列矛盾问题，例如鸟类对风力发电机、输电线路与各类航空器的安全威胁，对农业生产的干扰，以及各种人造设施对鸟类自身生存安全的影响，为了缓解诸如此类的空间资源冲突问题，各行业使用了多种措施试图将鸟类驱逐出不适合的区域，例如利用稻草人、高频噪声、闪光镜与闪光灯、驱鸟枪、药物等，但是这些措施有的静止不动，鸟类逐渐适应，有的有效区域很小，无法覆盖较大范围，有的需要人工频繁介入，工作繁琐，还有的对生态环境造成负面影响，甚至导致鸟类等自然生物大量死亡。
针对多种鸟类对特定波长光线敏感的特点，使用合适的高亮度激光驱赶鸟类是近年来逐步发展的新方法，其具有的无噪声、环保、白天效果较好、对鸟类无伤害的优点，是其他传统方式无法取代的。不过目前多数激光光源驱鸟器需要人工发现并对准鸟类照射，使用存在不便，还有的激光驱鸟器被安装在通用摄像云台上，按照固定运动模式向空间照射，存在极大盲区，且对于突然出现在视野中飞行的鸟类，这类摄像云台即使采用了机器视觉技术能够发现目标，但云台较大的自重与惯性使得运动状态调整速度太慢，无法实时跟踪到飞行的鸟类轨迹，激光命中率极低。对于能够解决上述矛盾，实现指定空域不间断环视、自动发现合适的鸟类飞行目标、快速跟踪扫描照射驱鸟的功能而言，现有驱鸟器皆无法完全满足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，解决了现有驱鸟器皆无法完全实现指定空域不间断环视、自动发现合适的鸟类飞行目标和快速跟踪扫描照射驱鸟的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器，包括上部壳体和下部壳体，所述上部壳体和下部壳体之间通过透明罩壳固定连接，所述上部壳体的顶部固定连接有超广角鱼眼镜头，且超广角鱼眼镜头的顶部固定连接有遮光罩，所述上部壳体的内部且位于超广角鱼眼镜头的正下方从上到下依次固定连接有图像传感器、图像数字处理系统和激光器，所述下部壳体的内部分别固定连接有反光扫描机构和环境噪声采集分析系统。
所述反光扫描机构硬件部分包括贯穿且固定连接在下部壳体顶部中间的铁芯，所述铁芯外表面的底部固定连接有电磁线圈，所述下部壳体的顶部且位于铁芯的外部固定连接有轴承，且轴承的内圈固定连接有旋转齿盘，所述旋转齿盘的顶部固定连接有活动端延伸至铁芯正上方的片状弹簧，所述片状弹簧活动端的上下两侧分别固定连接有反光镜和永磁体。
优选的，所述下部壳体顶部的右侧贯穿且固定连接有电机，所述电机输出轴的顶端固定连接有与旋转齿盘右侧相啮合的驱动齿轮。
优选的，所述反光扫描机构还包括固定连接在下部壳体顶部的扫描驱动板，所述扫描驱动板的顶部且位于旋转齿盘的左侧固定连接有光电开关，所述旋转齿盘底部的一侧且位于光电开关的内侧固定连接有遮光片。
优选的，所述环境噪声采集分析系统硬件部分包括固定连接在下部壳体内壁的环境噪声采集板和拾音器，所述环境噪声采集板还包括噪声采集模块、模数变换单元、声压分析单元、幅值变化分析单元和许可/禁止信号输出模块。
优选的，所述拾音器的输出端与噪声采集模块的输入端连接，所述噪声采集模块的输出端分别与声压分析单元和幅值变化分析单元的输入端连接，所述声压分析单元和幅值变化分析单元的输出端均与许可/禁止信号输出模块的输入端连接。
优选的，所述图像数字处理系统包括图像采集模块、图像增强模块、运动检测模块、轮廓提取模块、面积计算模块、有效性判断模块、空间坐标输出模块和目标跟踪组件，所述超广角鱼眼镜头的输出端与图像采集模块的输入端连接。
优选的，所述图像采集模块的输出端与图像增强模块的输入端连接，所述图像增强模块的输出端与运动检测模块的输入端连接，所述运动检测模块的输出端与轮廓提取模块的输入端连接，所述轮廓提取模块的输出端与面积计算模块的输入端连接，所述面积计算模块的输出端与有效性判断模块的输入端连接，所述有效性判断模块的输出端与空间坐标输出模块的输入端连接，所述空间坐标输出模块的输出端与目标跟踪组件的输入端连接。
优选的，所述图像数字处理系统和环境噪声采集分析系统的输出端均与反光扫描机构的输入端连接，所述反光扫描机构软件部分包括激光器启闭控制组件和反光镜方位/俯仰扫描控制组件。
本发明还公开了一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器的标定方法，具体包括以下步骤：
步骤一：对驱鸟器的图像采集部分进行标定时，将该摄像系统标定球罩轴线与超广角鱼眼镜头的轴线共线放置，摄像系统标定球罩外侧布置适当白色光源保持足够照度，一边观察监视器一边调整摄像系统标定球罩竖直高度位置，直到摄像系统标定球罩最底侧纬度标线刚好出现在采集到的图像中圆形视野的最外侧，此时图像数字处理系统开始识别所有经度标线和纬度标线的交叉点，并拟合出各点之间连续变化的坐标值，最终将这些空间坐标值与图像传感器的像素坐标值相对应并写入存储器完成图像采集部分的标定；
步骤二：对反射光部分标定时，先对旋转齿盘的位置进行复位，将扫描照射系统标定板的对接环与驱鸟器下部壳体底部的安装圆形套管对接，调整电磁线圈中的励磁电流使反射出的光线与扫描照射系统标定板扇面上的水平刻线平行，随后使用对接环内安装的调节螺杆把手上下微调驱鸟器主体的高度，使得扫描照射系统标定板上所有标线的中心点标记孔对准反光镜的反射面中心点；
步骤三：安装好后，控制扫描驱动板逐渐调整励磁电流改变反射光俯仰角度，当光线与扫描照射系统标定板扇面上的其他标线依次平行时，扫描驱动板上的微控制器立即记录此时与控制角度的模拟信号关联的数字信号量，并与对应的反射光俯仰角度一并写入存储器，最后通过最小二乘法插值计算出所有有效角度对应的数字信号量完成角度控制的标定。
优选的，所述标定装置包括套设在驱鸟器本体顶部的摄像系统标定球罩，所述下部壳体的底部通过调节螺杆把手固定连接有扫描照射系统标定板，所述透明罩壳的外表面粘接有安全挡片。
有益效果
本发明提供了一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，通过使反光扫描机构硬件部分包括贯穿且固定连接在下部壳体顶部中间的铁芯，铁芯外表面的底部固定连接有电磁线圈，下部壳体的顶部且位于铁芯的外部固定连接有轴承，且轴承的内圈固定连接有旋转齿盘，旋转齿盘的顶部固定连接有活动端延伸至铁芯正上方的片状弹簧，片状弹簧活动端的上下两侧分别固定连接有反光镜和永磁体，下部壳体顶部的右侧贯穿且固定连接有电机，电机输出轴的顶端固定连接有与旋转齿盘右侧相啮合的驱动齿轮，通过设置电机、驱动齿轮与旋转齿盘的配合，可实现反光镜360°的不停歇快速旋转，而通过向电磁线圈内输入不同值的电流，可使铁芯产生不同大小的磁力，进而配合永磁体使片状弹簧带动反光镜偏转至不同的角度，进而使激光在纵向面上可反射出不同角度，两者配合大大增加了激光投射的区域，可实现指定空域不间断环视的功能，且转向迅速，为快速追踪提供了硬件基础，大大减轻了人工介入工作量，且对鸟类无伤害，对环境无污染。
(2)、该基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，通过使拾音器的输出端与噪声采集模块的输入端连接，噪声采集模块的输出端分别与声压分析单元和幅值变化分析单元的输入端连接，声压分析单元和幅值变化分析单元的输出端均与许可/禁止信号输出模块的输入端连接，通过设置拾音器来采集声音，利用一系列分析程序分析，可判断该声音是否为鸟类的声音，进而可避免将如小型无人机等飞行物错位为鸟类的问题，有效提高了装置识别追踪的精准性。
(3)、该基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，通过使图像数字处理系统包括图像采集模块、图像增强模块、运动检测模块、轮廓提取模块、面积计算模块、有效性判断模块、空间坐标输出模块和目标跟踪组件，超广角鱼眼镜头的输出端与图像采集模块的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与运动检测模块的输入端连接，运动检测模块的输出端与轮廓提取模块的输入端连接，轮廓提取模块的输出端与面积计算模块的输入端连接，面积计算模块的输出端与有效性判断模块的输入端连接，有效性判断模块的输出端与空间坐标输出模块的输入端连接，空间坐标输出模块的输出端与目标跟踪组件的输入端连接，通过设置图像数字处理系统，可对采集的图像中鸟类图像进行提取，通过一系列计算和预估，可输出鸟类飞行轨迹的坐标，便于对目标进行持续追踪，有效达到驱逐鸟类的效果，且整套流程通过计算程序高速计算，反应灵敏。
附图说明
图1为本发明结构的剖视图；
图2为本发明图1中A处的局部放大图；
图3为本发明的系统原理框图；
图4为本发明标定结构的主视图。
图中：1-上部壳体、2-下部壳体、3-透明罩壳、4-超广角鱼眼镜头、5-遮光罩、6-图像传感器、7-图像数字处理系统、71-图像采集模块、72-图像增强模块、73-运动检测模块、74-轮廓提取模块、75-面积计算模块、76-有效性判断模块、77-空间坐标输出模块、78-目标跟踪组件、8-反光扫描机构、81-铁芯、82-电磁线圈、83-轴承、84-旋转齿盘、85-片状弹簧、86-反光镜、87-永磁体、88-电机、89-驱动齿轮、810-扫描驱动板、811-光电开关、812-遮光片、801-激光器启闭控制组件、802-反光镜方位/俯仰扫描控制组件、9-环境噪声采集分析系统、91-环境噪声采集板、911-噪声采集模块、912-模数变换单元、913-声压分析单元、914-幅值变化分析单元、915-许可/禁止信号输出模块、92-拾音器、10-激光器、11-摄像系统标定球罩、12-调节螺杆把手、13-扫描照射系统标定板、14-安全挡片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器，包括上部壳体1和下部壳体2，上部壳体1和下部壳体2之间通过透明罩壳3固定连接，透明罩壳3使用透明无色玻璃材料或透明无色聚甲基丙烯酸甲酯材料制造，透明罩壳3侧边安装的为上部壳体1内电子零件供电的供电线使用多根小直径单股导线以并联方式导通电流，每根导线之间保留适当间距贴附在透明罩壳3内壁上，上部壳体1的顶部固定连接有超广角鱼眼镜头4，超广角鱼眼镜头4视场角不小于180°，其上红外热反射层可见光透过率大于90％，且超广角鱼眼镜头4的顶部固定连接有遮光罩5，上部壳体1的内部且位于超广角鱼眼镜头4的正下方从上到下依次固定连接有图像传感器6、图像数字处理系统7和激光器10，图像数字处理系统7核心器件使用多核图像数字信号处理器；激光器10采用激光波长在650nm-440nm之间的多光源激光器，多光源可同时发光混合形成白光，下部壳体2的内部分别固定连接有反光扫描机构8和环境噪声采集分析系统9，环境噪声采集分析系统9使用音频数字信号处理器，图像数字处理系统7和环境噪声采集分析系统9的输出端均与反光扫描机构8的输入端连接，反光扫描机构8软件部分包括激光器启闭控制组件801和反光镜方位/俯仰扫描控制组件802。
反光扫描机构8硬件部分包括贯穿且固定连接在下部壳体2顶部中间的铁芯81，铁芯81外表面的底部固定连接有电磁线圈82，下部壳体2的顶部且位于铁芯81的外部固定连接有轴承83，且轴承83的内圈固定连接有旋转齿盘84，旋转齿盘84的顶部固定连接有活动端延伸至铁芯81正上方的片状弹簧85，片状弹簧85活动端的上下两侧分别固定连接有反光镜86和永磁体87，下部壳体2顶部的右侧贯穿且固定连接有电机88，电机88采用步进电机，电机88输出轴的顶端固定连接有与旋转齿盘84右侧相啮合的驱动齿轮89，通过设置电机88、驱动齿轮89与旋转齿盘84的配合，可实现反光镜86360°的不停歇快速旋转，而通过向电磁线圈82内输入不同值的电流，可使铁芯81产生不同大小的磁力，进而配合永磁体87使片状弹簧85带动反光镜86偏转至不同的角度，进而使激光在纵向面上可反射出不同角度，两者配合大大增加了激光投射的区域，可实现指定空域不间断环视的功能，且转向迅速，为快速追踪提供了硬件基础，大大减轻了人工介入工作量，且对鸟类无伤害，对环境无污染，反光扫描机构8还包括固定连接在下部壳体2顶部的扫描驱动板810，扫描驱动板810的顶部且位于旋转齿盘84的左侧固定连接有光电开关811，旋转齿盘84底部的一侧且位于光电开关811的内侧固定连接有遮光片812。
环境噪声采集分析系统9硬件部分包括固定连接在下部壳体2内壁的环境噪声采集板91和拾音器92，环境噪声采集板91还包括噪声采集模块911、模数变换单元912、声压分析单元913、幅值变化分析单元914和许可/禁止信号输出模块915，拾音器92的输出端与噪声采集模块911的输入端连接，噪声采集模块911的输出端分别与声压分析单元913和幅值变化分析单元914的输入端连接，声压分析单元913和幅值变化分析单元914的输出端均与许可/禁止信号输出模块915的输入端连接，通过设置拾音器92来采集声音，利用一系列分析程序分析，可判断该声音是否为鸟类的声音，进而可避免将如小型无人机等飞行物错位为鸟类的问题，有效提高了装置识别追踪的精准性。
图像数字处理系统7包括图像采集模块71、图像增强模块72、运动检测模块73、轮廓提取模块74、面积计算模块75、有效性判断模块76、空间坐标输出模块77和目标跟踪组件78，超广角鱼眼镜头4的输出端与图像采集模块71的输入端连接，图像采集模块71的输出端与图像增强模块72的输入端连接，图像增强模块72的输出端与运动检测模块73的输入端连接，运动检测模块73的输出端与轮廓提取模块74的输入端连接，轮廓提取模块74的输出端与面积计算模块75的输入端连接，面积计算模块75的输出端与有效性判断模块76的输入端连接，有效性判断模块76的输出端与空间坐标输出模块77的输入端连接，空间坐标输出模块77的输出端与目标跟踪组件78的输入端连接，通过设置图像数字处理系统7，可对采集的图像中鸟类图像进行提取，通过一系列计算和预估，可输出鸟类飞行轨迹的坐标，便于对目标进行持续追踪，有效达到驱逐鸟类的效果，且整套流程通过计算程序高速计算，反应灵敏。
本发明还公开了一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器的标定方法，具体包括以下步骤：
步骤一：对驱鸟器的图像采集部分进行标定时，将该摄像系统标定球罩11轴线与超广角鱼眼镜头4的轴线共线放置，摄像系统标定球罩11外侧布置适当白色光源保持足够照度，一边观察监视器一边调整摄像系统标定球罩11竖直高度位置，直到摄像系统标定球罩11最底侧纬度标线刚好出现在采集到的图像中圆形视野的最外侧，此时图像数字处理系统7开始识别所有经度标线和纬度标线的交叉点，并拟合出各点之间连续变化的坐标值，最终将这些空间坐标值与图像传感器6的像素坐标值相对应并写入存储器完成图像采集部分的标定；(对于驱鸟器的图像采集部分进行标定时，实际上是需要将通过超广角鱼眼镜头4采集到的画面中空间坐标和图像传感器3上的像素坐标对应起来，以此实现简单快速的坐标解算)。
上述标定过程完成后还可对图像传感器6的视野中的任意区域设定保护区与忽略区，设定完成后图像数字处理系统7不再监控忽略区域内任何活动目标，无论白天或夜晚均禁止将激光照射在保护区域所在的任何坐标位置，这对于例如机场附近位置确定的飞机起落航道、航空塔台、重要居民建筑等不适宜照射区域提供了必要的保护，也避免了一些典型假目标的干扰，例如一片反光的水面。当然，无论是设定的保护区还是忽略区，它们起到保护作用的前提是驱鸟器软硬件功能正常，当驱鸟器软硬件故障时，激光仍有可能失控射向需要保护的区域，为了确保万无一失，透明罩壳3的侧边可以按照需要在合适位置安装安全挡片14，该安全挡片14使用不透明材料形成一道物理屏障，在驱鸟器安装牢固不发生位移的情况下，可对其保护范围内的区域形成有效的激光隔离作用。
步骤二：对反射光部分标定时，先对旋转齿盘84的位置进行复位，将扫描照射系统标定板13的对接环与驱鸟器下部壳体2底部的安装圆形套管对接，调整电磁线圈82中的励磁电流使反射出的光线与扫描照射系统标定板13扇面上的水平刻线平行，随后使用对接环内安装的调节螺杆把手12上下微调驱鸟器主体的高度，使得扫描照射系统标定板13上所有标线的中心点标记孔对准反光镜86的反射面中心点；
(因为控制反光镜86反射角度是依靠电磁线圈82产生的电磁吸引力，但由线圈20与铁芯81产生的磁场并非磁力线平行分布的匀强磁场，因此电磁线圈82中电流大小和反光镜86的实际偏转角度存在非线性关系，所以需要通过扫描照射系统标定板13对扫描系统的角度控制模拟信号和反光镜86的反射光角度对应情况进行校正标定)。步骤三：安装好后，控制扫描驱动板810逐渐调整励磁电流改变反射光俯仰角度，当光线与扫描照射系统标定板13扇面上的其他标线依次平行时，扫描驱动板810上的微控制器立即记录此时与控制角度的模拟信号关联的数字信号量，并与对应的反射光俯仰角度一并写入存储器，最后通过最小二乘法插值计算出所有有效角度对应的数字信号量完成角度控制的标定(驱鸟器使用这些数据时仅需读存储器操作，无需再次计算，提高了俯仰控制响应速度)。
标定装置包括套设在驱鸟器本体顶部的摄像系统标定球罩11，下部壳体2的底部通过调节螺杆把手12固定连接有扫描照射系统标定板13，透明罩壳3的外表面粘接有安全挡片14。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
驱鸟器使用时竖直安装在一根稳固的圆钢管顶端，超广角鱼眼镜头4朝向天空，镜头表面的红外反射层用于减少具有热效应的红外波段光线进入镜头，遮光罩5用于阻挡一天当中太阳高度角较大时段的炽烈日光，保护图像传感器6，减少图像过曝光。白天工作时，通过顶部的超广角鱼眼镜头4和图像传感器6对四周360°环形空域进行无死角监控拍摄，其内部的图像数字处理系统7对拍摄的画面进行增强处理，在画面中的非保护区域和非忽略区域外对图像中的运动目标进行检测(活动目标检测采用视频图像多帧差分检测或自适应背景对消检测)，一旦检测到运动目标随即对其进行轮廓提取运算并计算面积，随后对目标在传感器像素间的移动速度进行计算，由于正在飞翔的鸟一般体积较小且飞行速度较快，因此在符合以下条件时将其视为有效移动目标：目标面积小于设定阈值且速度大于设定阈值，该条件用以排除以下自然界中常见的假目标情况(如：风力发电机叶片连续转动、行进中的车辆或行人、随风摆动的植物、朝着驱鸟器方向飞来的部分飞行器、水面闪烁的反射太阳光等)；在确定当前目标为有效目标后，基于画面中像素位置与空间坐标的对应关系，可立即得出目标所在位置球坐标下的仰角与方位角数值并将该数据通过蓝牙或WIFI等短距离无线数字通信方式传递给扫描驱动板810，与此同时，图像数字处理系统7仍将对有效目标进行实时跟踪(活动目标跟踪使用峰值跟踪方法)，并连续刷新目标坐标数据给扫描驱动板810用于跟踪扫描(虽然激光器10的功率和发散角的设计已经考虑到一定距离之外人眼安全问题，然而确保激光不会照射到空中临近的人造飞行器上仍是非常必要的，因此即使图像数字处理系统7识别出了有效目标且给出了坐标值，要开启激光器10进行扫描照射仍需在环境噪声采集分析系统9没有发出禁止信号的情况下才可进行，这样实现了对附近飞行器提供更多安全保障的目的)。
(现实世界中，无论是旋翼式直升机还是采用各类喷气发动机的固定翼飞机，都会在空气中激发强烈的宽频噪声，由于不同频率的声音在传播过程中吸收衰减率不同，在飞机由远及近和由近及远过程中，噪声中各频率成分的幅值会发生变化，且总的声压也发生变化，环境噪声采集分析系统9利用飞行器噪声的这个特点对附近的飞行器进行发现识别)系统持续通过拾音器92对环境噪声信息进行采样，并利用音频DSP处理器对噪声信号进行实时频谱分析与声压变化情况分析，当不同频点噪声的幅值近似发生连续性变化且总声压级超过阈值，即认为附近存在飞行器，此时许可/禁止信号输出模块915将发出信号禁止激光器10开启且控制扫描驱动板810暂时停止工作，直至噪声声压级降至阈值以下且噪声各频率项的幅值变化率降到阈值之下再重新发出允许信号。
反光扫描机构8通电之初，电机88带动驱动齿轮89转动，进而带动旋转齿盘84及其底部的遮光片812转动，直至遮光片812转动到光电开关811之间，遮挡光电开关811发出的红外线，此时发出电信号，表示已复位，则电机88暂停，随后等待接收目标坐标值指令，在接收到图像数字处理系统7发来的实时坐标值且环境噪声采集分析系统9没有发出禁止信号时，立即通过电机88驱动旋转齿盘84转动，进而调整反光镜86方位角，在反射光束的方位角达到给定值时，扫描驱动板810向电磁线圈82通入适当电流从而使电磁线圈82中心的铁芯81产生特定的电磁吸引力，反光镜86底部的永磁体87在吸引力作用下向下移动，随着片状弹簧85在弹性形变范围内的进一步弯折，带动反光镜86的角度发生变化，进而改变由反光镜86反射出的激光仰角。由于鸟类飞行速度较快，为了提高激光束对目标的命中率，通过电机88带动旋转齿盘84在给定的方位角附近左右小幅摆动，同时电磁线圈82中的电流发生幅值的快速改变，使反光镜86在一定的仰角范围内发生震动，以此形成以有效目标所处位置球坐标的仰角值与方位值各加减预定值后形成的四棱锥扫描区域，以增加单一飞鸟命中率并对结群飞行鸟类有效。
在夜间，由于环境可见光微弱无法有效发现夜空中的飞鸟，驱鸟器旋转齿盘84可按照固定速度360°连续旋转，并在电磁线圈82中通过高频率变化的电流产生幅度变化的可控磁场，使反光镜86在特定仰角范围内快速震动，实现在360°环形空间中非保护区外区域的连续仰角可控照射，驱赶夜间飞行的鸟类。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，包括上部壳体(1)和下部壳体(2)，所述上部壳体(1)和下部壳体(2)之间通过透明罩壳(3)固定连接，其特征在于：所述上部壳体(1)的顶部固定连接有超广角鱼眼镜头(4)，且超广角鱼眼镜头(4)的顶部固定连接有遮光罩(5)，所述上部壳体(1)的内部且位于超广角鱼眼镜头(4)的正下方从上到下依次固定连接有图像传感器(6)、图像数字处理系统(7)和激光器(10)，所述下部壳体(2)的内部分别固定连接有反光扫描机构(8)和环境噪声采集分析系统(9)；
所述反光扫描机构(8)硬件部分包括贯穿且固定连接在下部壳体(2)顶部中间的铁芯(81)，所述铁芯(81)外表面的底部固定连接有电磁线圈(82)，所述下部壳体(2)的顶部且位于铁芯(81)的外部固定连接有轴承(83)，且轴承(83)的内圈固定连接有旋转齿盘(84)，所述旋转齿盘(84)的顶部固定连接有活动端延伸至铁芯(81)正上方的片状弹簧(85)，所述片状弹簧(85)活动端的上下两侧分别固定连接有反光镜(86)和永磁体(87)。
2.根据权利要求1所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述下部壳体(2)顶部的右侧贯穿且固定连接有电机(88)，所述电机(88)输出轴的顶端固定连接有与旋转齿盘(84)右侧相啮合的驱动齿轮(89)。
3.根据权利要求1所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述反光扫描机构(8)还包括固定连接在下部壳体(2)顶部的扫描驱动板(810)，所述扫描驱动板(810)的顶部且位于旋转齿盘(84)的左侧固定连接有光电开关(811)，所述旋转齿盘(84)底部的一侧且位于光电开关(811)的内侧固定连接有遮光片(812)。
4.根据权利要求1所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述环境噪声采集分析系统(9)硬件部分包括固定连接在下部壳体(2)内壁的环境噪声采集板(91)和拾音器(92)，所述环境噪声采集板(91)还包括噪声采集模块(911)、模数变换单元(912)、声压分析单元(913)、幅值变化分析单元(914)和许可/禁止信号输出模块(915)。
5.根据权利要求4所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述拾音器(92)的输出端与噪声采集模块(911)的输入端连接，所述噪声采集模块(911)的输出端分别与声压分析单元(913)和幅值变化分析单元(914)的输入端连接，所述声压分析单元(913)和幅值变化分析单元(914)的输出端均与许可/禁止信号输出模块(915)的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述图像数字处理系统(7)包括图像采集模块(71)、图像增强模块(72)、运动检测模块(73)、轮廓提取模块(74)、面积计算模块(75)、有效性判断模块(76)、空间坐标输出模块(77)和目标跟踪组件(78)，所述超广角鱼眼镜头(4)的输出端与图像采集模块(71)的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述图像采集模块(71)的输出端与图像增强模块(72)的输入端连接，所述图像增强模块(72)的输出端与运动检测模块(73)的输入端连接，所述运动检测模块(73)的输出端与轮廓提取模块(74)的输入端连接，所述轮廓提取模块(74)的输出端与面积计算模块(75)的输入端连接，所述面积计算模块(75)的输出端与有效性判断模块(76)的输入端连接，所述有效性判断模块(76)的输出端与空间坐标输出模块(77)的输入端连接，所述空间坐标输出模块(77)的输出端与目标跟踪组件(78)的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法，其特征在于：所述图像数字处理系统(7)和环境噪声采集分析系统(9)的输出端均与反光扫描机构(8)的输入端连接，所述反光扫描机构(8)软件部分包括激光器启闭控制组件(801)和反光镜方位/俯仰扫描控制组件(802)。
9.一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器的标定方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：对驱鸟器的图像采集部分进行标定时，将该摄像系统标定球罩(11)轴线与超广角鱼眼镜头(4)的轴线共线放置，摄像系统标定球罩(11)外侧布置适当白色光源保持足够照度，一边观察监视器一边调整摄像系统标定球罩(11)竖直高度位置，直到摄像系统标定球罩(11)最底侧纬度标线刚好出现在采集到的图像中圆形视野的最外侧，此时图像数字处理系统(7)开始识别所有经度标线和纬度标线的交叉点，并拟合出各点之间连续变化的坐标值，最终将这些空间坐标值与图像传感器(6)的像素坐标值相对应并写入存储器完成图像采集部分的标定；
步骤二：对反射光部分标定时，先对旋转齿盘(84)的位置进行复位，将扫描照射系统标定板(13)的对接环与驱鸟器下部壳体(2)底部的安装圆形套管对接，调整电磁线圈(82)中的励磁电流使反射出的光线与扫描照射系统标定板(13)扇面上的水平刻线平行，随后使用对接环内安装的调节螺杆把手(12)上下微调驱鸟器主体的高度，使得扫描照射系统标定板(13)上所有标线的中心点标记孔对准反光镜(86)的反射面中心点；
步骤三：安装好后，控制扫描驱动板(810)逐渐调整励磁电流改变反射光俯仰角度，当光线与扫描照射系统标定板(13)扇面上的其他标线依次平行时，扫描驱动板(810)上的微控制器立即记录此时与控制角度的模拟信号关联的数字信号量，并与对应的反射光俯仰角度一并写入存储器，最后通过最小二乘法插值计算出所有有效角度对应的数字信号量完成角度控制的标定。
10.根据权利要求9所述的一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器的标定方法，其特征在于：其标定装置包括套设在驱鸟器本体顶部的摄像系统标定球罩(11)，所述下部壳体(2)的底部通过调节螺杆把手(12)固定连接有扫描照射系统标定板(13)，所述透明罩壳(3)的外表面粘接有安全挡片(14)。
CN202010760813.6A 2020-07-31 2020-07-31 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法 Active CN111953874B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010760813.6A CN111953874B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010760813.6A CN111953874B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111953874A true CN111953874A (zh) 2020-11-17
CN111953874B CN111953874B (zh) 2021-06-29

Family

ID=73339106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010760813.6A Active CN111953874B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111953874B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112586486A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司 一种在线监控驱鸟一体化装置
CN114529616A (zh) * 2022-04-22 2022-05-24 武汉精视遥测科技有限公司 基于内壁刻度的广角镜头参数标定方法、系统及计算机
CN114982739A (zh) * 2022-07-18 2022-09-02 江苏合力四通智能科技股份有限公司 一种基于深度学习的智能激光驱鸟设备及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102860300A (zh) * 2012-09-20 2013-01-09 西南科技大学 一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置及驱鸟方法
CN103533302A (zh) * 2013-09-30 2014-01-22 湖北三江航天红林探控有限公司 双目多轨迹智能激光驱鸟设备
CN203505407U (zh) * 2013-10-21 2014-04-02 安徽中科瀚海光电技术发展有限公司 用于激光驱鸟器的扫描装置
CN104982416A (zh) * 2015-07-22 2015-10-21 咸洋 日夜用智能化视频激光驱鸟装置及其使用方法
CN105230602A (zh) * 2015-10-29 2016-01-13 湖北科能电力电子有限公司 一种多功能防鸟害装置
US20160055400A1 (en) * 2014-08-21 2016-02-25 Boulder Imaging, Inc. Avian detection systems and methods
CN105918305A (zh) * 2016-07-11 2016-09-07 国网山东省电力公司乳山市供电公司 一种四合一驱鸟器
CN106787359A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 北京凌宇智控科技有限公司 一种电机
CN107489114A (zh) * 2017-08-30 2017-12-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种激光警戒安全围栏
CN108710126A (zh) * 2018-03-14 2018-10-26 上海鹰觉科技有限公司 自动化探测驱逐目标方法及其系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102860300A (zh) * 2012-09-20 2013-01-09 西南科技大学 一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置及驱鸟方法
CN103533302A (zh) * 2013-09-30 2014-01-22 湖北三江航天红林探控有限公司 双目多轨迹智能激光驱鸟设备
CN203505407U (zh) * 2013-10-21 2014-04-02 安徽中科瀚海光电技术发展有限公司 用于激光驱鸟器的扫描装置
US20160055400A1 (en) * 2014-08-21 2016-02-25 Boulder Imaging, Inc. Avian detection systems and methods
CN104982416A (zh) * 2015-07-22 2015-10-21 咸洋 日夜用智能化视频激光驱鸟装置及其使用方法
CN105230602A (zh) * 2015-10-29 2016-01-13 湖北科能电力电子有限公司 一种多功能防鸟害装置
CN105918305A (zh) * 2016-07-11 2016-09-07 国网山东省电力公司乳山市供电公司 一种四合一驱鸟器
CN106787359A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 北京凌宇智控科技有限公司 一种电机
CN107489114A (zh) * 2017-08-30 2017-12-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种激光警戒安全围栏
CN108710126A (zh) * 2018-03-14 2018-10-26 上海鹰觉科技有限公司 自动化探测驱逐目标方法及其系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112586486A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司 一种在线监控驱鸟一体化装置
CN114529616A (zh) * 2022-04-22 2022-05-24 武汉精视遥测科技有限公司 基于内壁刻度的广角镜头参数标定方法、系统及计算机
CN114529616B (zh) * 2022-04-22 2022-07-26 武汉精视遥测科技有限公司 基于内壁刻度的广角镜头参数标定方法、系统及计算机
CN114982739A (zh) * 2022-07-18 2022-09-02 江苏合力四通智能科技股份有限公司 一种基于深度学习的智能激光驱鸟设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111953874B (zh) 2021-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111953874B (zh) 一种基于超广角镜头360°凝视型智能驱鸟器及其标定方法
CN104982416A (zh) 日夜用智能化视频激光驱鸟装置及其使用方法
CN102860300B (zh) 一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置及驱鸟方法
EP3943746A1 (en) Imaging array for bird or bat detection and identification
CN202486332U (zh) 机场道面异物扫描装置
CN102870761A (zh) 一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置及控制方法
CN202890328U (zh) 一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置
CN106070175A (zh) 一种改进型驱鸟器
CN202890329U (zh) 一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置
CN204969108U (zh) 基于图像探测和光声复合驱赶的驱鸟设备
CN101866006A (zh) 旋转式多传感器光电雷达
CN106719583B (zh) 一种智能驱鸟装置
CN109452257A (zh) 一种机场飞鸟视觉监测与驱赶联动系统
CN211293256U (zh) 一种基于slam技术的无人机室内外定位系统
CN114097764B (zh) 一种智能驱鸟系统
CN204132233U (zh) 一种激光驱鸟器
CN113558037A (zh) 一种机场跑道用驱鸟装置
CN210203085U (zh) 一种激光驱鸟器
CN102499226A (zh) 激光驱鸟器及激光驱鸟方法
CN209572966U (zh) 一种电力行业应用的驱鸟机器人
CN102396447A (zh) 一种光电目标识别驱鸟器及驱鸟方法
CN202354273U (zh) 激光驱鸟器
CN110907945A (zh) 一种兼顾无人机室内外飞行的定位方法
CN110214773B (zh) 一种驱鸟装置
CN204837707U (zh) 日夜用智能化视频激光驱鸟装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant