CN112351173A - 一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法 - Google Patents

一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法 Download PDF

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蔡宏伟
雷锦成
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文岐月
李星
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Abstract

本发明公开了一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法，其包括：第一变倍镜头，其用于在第一视场下获取目标图像；图像处理模块，其用于接收第一变倍镜头获取的目标图像，并从中识别出目标；云台俯仰轴、云台方位轴、云台横滚轴以及第二变倍镜头，且根据所述图像处理模块的目标识别结果带动所述第二变倍镜头运动；所述第二变倍镜头调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像。本发明通过双变倍镜头设计方案，使得无人机在离目标较远时也能完成识别检测任务，可有效减少飞机抵近移动，提高作业安全性，同时可在阴天、逆光等复杂环境下进行多目标快速识别，由此提高电力巡检等作业的可靠性及作业效率。

Description

一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法
技术领域
本发明涉及图像识别领域，具体为一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法。
背景技术
随着科技的发展，无人机在喷洒农药、森林火灾检测、火情预测、城市消防、森林对比变化检测、电力巡检、二维三维拼图等领域的应用越来越广泛。
例如在电力巡检过程中，无人机通过挂载的三轴增稳云台对目标进行高清拍摄，以便后续进行故障诊断。但该种巡检方式中，无人机一般只搭载一个变倍镜头用于目标拍摄，普遍存在计算能力差、漏拍等情况，如仅采用长焦变倍云台时，其在长焦下视场角变窄，小视场角不便于目标搜索分析，若变焦到宽视场角进行目标搜索时，发现目标后需要重新变倍到长焦观察，以观察目标细节，该过程耗时长、效率低。
针对上述缺陷，已有通过采用不同变倍云台进行目标识别的方案，如采用定焦宽视场镜头与长焦变倍镜头组合使用，采用宽视场镜头发现目标坐标点，然后利用长焦变倍镜头观察目标细节，其虽然能够提高效率，但定焦宽视场镜头由于焦距较短且无法调节，在距离目标稍远的位置也存在目标不容易分辨的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于双变倍镜头的增稳云台、无人机及目标识别方法，其通过双变倍镜头设计方案，使得无人机在离目标较远时也能完成识别检测任务，可有效减少飞机抵近移动，提高作业安全性，同时可在阴天、逆光等复杂环境下进行多目标快速识别，由此提高电力巡检等作业的可靠性及作业效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，提供了一种基于双变倍镜头的增稳云台，其包括：
第一变倍镜头，其用于在第一视场下获取目标图像；
图像处理模块，其连接所述第一变倍镜头，用于接收第一变倍镜头获取的目标图像，并从中识别出目标；
云台俯仰轴、云台方位轴、云台横滚轴以及第二变倍镜头，所述第二变倍镜头分别连接所述云台俯仰轴、云台方位轴和云台横滚轴，且所述云台俯仰轴和/或云台方位轴和/或云台横滚轴根据所述图像处理模块的目标识别结果带动所述第二变倍镜头运动；所述第二变倍镜头调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像；且所述第二变倍镜头获取的目标图像发送至所述图像处理模块，以供图像处理模块从中进行目标识别。
优选的，所述第一变倍镜头为广角变倍镜头。
优选的，所述第二变倍镜头为长焦变倍镜头。
优选的，第一视场范围大于第二视场范围。
优选的，所述目标包括输电线路上的电力器件。
还提供一种包含上述增稳云台的无人机。
还提供一种通过上述无人机实现的目标识别方法，其包括如下步骤：
开启第一变倍镜头，以在第一视场下获取目标图像；
图像处理模块接收第一变倍镜头获取的目标图像，并从中识别出目标；
云台俯仰轴和/或云台方位轴和/或云台横滚轴根据所述图像处理模块的目标识别结果带动所述第二变倍镜头运动，以使其对准目标；
第二变倍镜头调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像，且将其发送至所述图像处理模块，以供图像处理模块从中进行目标识别，以完成该目标的检测；
重复步骤S2-S5，以完成同一航点的不同目标的检测。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明采用双镜头设计，使得无人机在离目标较远时也能完成识别检测任务，可有效减少飞机抵近移动，提高作业安全性，同时可在阴天、逆光等复杂环境下进行多目标快速识别，由此提高电力巡检等作业的可靠性及作业效率。
附图说明
图1为本发明中基于双变倍镜头的增稳云台的整体结构图；
图2为本发明中基于双变倍镜头的增稳云台的连接示意图。
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。
实施例1：
如图1-2所示，本实施例中基于双变倍镜头的增稳云台可适用于基于无人机的电力巡检，该增稳云台具体包括：
第一变倍镜头1，其用于在第一视场下获取目标图像；本实施例中，所述第一变倍镜头1为广角变倍镜头，其性能参数为10倍光学变焦、1/3英寸、800万像素；所述目标包括输电线路上的电力器件，如绝缘子、连接金具、连接金具、均压环、避雷器、销钉等中的一种或几种；
图像处理模块3，其连接所述第一变倍镜头1，用于通过ISP1接口等接收第一变倍镜头1获取的目标图像，并从中识别出目标；优选的，所述图像处理模块2为AI智能芯片模块；
云台俯仰轴4、云台方位轴5、云台横滚轴6以及第二变倍镜头2，所述第二变倍镜头2分别连接所述云台俯仰轴4、云台方位轴5和云台横滚轴6，且所述云台俯仰轴4和/或云台方位轴5和/或云台横滚轴6根据所述图像处理模块3的目标识别结果带动所述第二变倍镜头2运动，以使其对准目标；所述第二变倍镜头2调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像；
且所述第二变倍镜头2获取的目标图像通过ISP2接口等发送至所述图像处理模块3，以供图像处理模块3从中进行目标识别。
本实施例中，所述图像处理模块3的目标识别结果包括识别出的目标位置等；所述第二变倍镜头2为长焦变倍镜头，如索尼Exmor R CMOS、1/2.3英寸、2000万像素、30倍光学变倍、等效焦距24～720mm等镜头，也可根据实际需要选用其他参数规格镜头；且第一视场范围大于第二视场范围。
由此，本实施例中的增稳云台通过广角变倍镜头和长焦变倍镜头搭配使用，同时将图像数据传输给图像处理模块进行处理，由此可在远景和近景同步展示目标，且镜头均可变倍拉近图像进行分析，因此可以有效减少飞机抵近目标，提高飞行安全性。
实施例2：
本实施例提供了一种包含实施例1所述增稳云台的无人机。
实施例3：
本实施例提供了一种通过实施例2所述无人机实现的目标识别方法，其可适用于基于无人机的电力巡检，其包括如下步骤：
S1、控制无人机飞行至预定地点；
S2、开启第一变倍镜头1，以在第一视场下获取目标图像；
S3、图像处理模块3通过ISP1接口等接收第一变倍镜头1获取的目标图像，并从中识别出目标；
S4、云台俯仰轴4和/或云台方位轴5和/或云台横滚轴6根据所述图像处理模块3的目标识别结果带动所述第二变倍镜头2运动，以使其对准目标；
S5、第二变倍镜头2调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像，且将其通过ISP2接口等发送至所述图像处理模块3，以供图像处理模块3从中进行目标识别，以完成该目标的检测；
S6、根据步骤S5中图像处理模块3对目标的检测结果重复步骤S2-S5，以完成同一航点的不同目标的检测。
其他相关技术特征，诸如第一视场、第二视场等与实施例1相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明的增稳云台通过广角变倍镜头和长焦变倍镜头搭配使用，同时将图像数据传输给图像处理模块进行处理，由此可在远景和近景同步展示目标，且镜头均可变倍拉近图像进行分析，因此可以有效减少飞机抵近目标，提高飞行安全性；通过图像处理模块增强目标识别时的运算能力，可以对同一航点的多个目标分别进行快速识别和自动对准拍摄，由此提高电力巡检等作业的可靠性及作业效率；同时分别通过第一变倍镜头、第二变倍镜头在宽视场、在窄视场下获取目标图像，由此可呈现出目标细节，提高目标检测的精确度。
需要说明的是，上述实施例1-3中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。在本文中，诸如术语“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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (7)

1.一种基于双变倍镜头的增稳云台，其特征在于，包括：
第一变倍镜头，其用于在第一视场下获取目标图像；
图像处理模块，其连接所述第一变倍镜头，用于接收第一变倍镜头获取的目标图像，并从中识别出目标；
云台俯仰轴、云台方位轴、云台横滚轴以及第二变倍镜头，所述第二变倍镜头分别连接所述云台俯仰轴、云台方位轴和云台横滚轴，且所述云台俯仰轴和/或云台方位轴和/或云台横滚轴根据所述图像处理模块的目标识别结果带动所述第二变倍镜头运动；所述第二变倍镜头调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像；且所述第二变倍镜头获取的目标图像发送至所述图像处理模块，以供图像处理模块从中进行目标识别。
2.如权利要求1所述的增稳云台，其特征在于，所述第一变倍镜头为广角变倍镜头。
3.如权利要求1所述的增稳云台，其特征在于，所述第二变倍镜头为长焦变倍镜头。
4.如权利要求1所述的增稳云台，其特征在于，第一视场范围大于第二视场范围。
5.如权利要求1所述的增稳云台，其特征在于，所述目标包括输电线路上的电力器件。
6.一种包含权利要求1-5任一项所述增稳云台的无人机。
7.一种通过权利要求6所述无人机实现的目标识别方法，其包括如下步骤：
开启第一变倍镜头，以在第一视场下获取目标图像；
图像处理模块接收第一变倍镜头获取的目标图像，并从中识别出目标；
云台俯仰轴和/或云台方位轴和/或云台横滚轴根据所述图像处理模块的目标识别结果带动所述第二变倍镜头运动，以使其对准目标；
第二变倍镜头调整焦距后在第二视场下获取所述目标的图像，且将其发送至所述图像处理模块，以供图像处理模块从中进行目标识别，以完成该目标的检测；
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