CN113758498A - 一种无人机云台标定方法和装置 - Google Patents

一种无人机云台标定方法和装置 Download PDF

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CN113758498A CN202011193466.XA CN202011193466A CN113758498A CN 113758498 A CN113758498 A CN 113758498A CN 202011193466 A CN202011193466 A CN 202011193466A CN 113758498 A CN113758498 A CN 113758498A
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unmanned aerial
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Abstract

本发明公开了一种无人机云台标定方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：控制无人机云台对标定图案进行多次采集，并解析多次采集的结果对应的偏航方位角；获取多次采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定无人机云台包括的编码器和惯性测量单元。该实施方式能够提高云台标定的精度。

Description

一种无人机云台标定方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种无人机云台标定方法和装置。
背景技术
一般云台都会搭载惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)和电机编码器用来计算相机的姿态角速度等运动信息，从而进行增稳控制。因此，对云台搭载的IMU和电机编码器进行标定，可有效地提高解算运动信息的准确性。
目前，针对云台搭载的IMU和电机编码器需分别进行标定，其中，针对IMU的标定，需要将IMU拆卸进行单独校准，耗费人力，并且校准后需要再将IMU安装在无人机中，仍会引入安装误差。而编码器标定的常用方法是将云台卡在零位进行校准，这种标定编码器的方式需要做大量的工装，并且工装也会有精度误差，因此，目前常用的云台标定方法精度比较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种无人机云台标定的方法和装置，能够提高云台标定的精度。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无人机云台标定方法，包括：
控制所述无人机云台对标定图案进行多次采集，并解析多次采集的结果对应的偏航方位角；
获取多次采集所述标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
根据所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元。
优选地，所述解析多次采集的结果对应的偏航方位角，包括：
从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定所述方向特征对应的采集参数；
根据所述方向特征以及所述采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
优选地，所述无人机云台标定方法，进一步包括：根据所述方向特征在预设的坐标系中的坐标，计算所述方向特征对应的中心点坐标；
所述确定采集的结果对应的偏航方位角，包括：
根据所述方向特征对应的中心点坐标以及所述采集参数，计算无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度。
优选地，所述采集参数，包括：
所述无人机云台的采集位置到所述标定图案的距离以及采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数。
优选地，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元，包括：
利用所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，拟合出偏置参考信息。
优选地，
所述偏置参考信息包括：固定偏置值、偏置计算公式、偏置查询表以及偏置拟合曲线中的任意一种或多种。
优选地，所述无人机云台标定方法，进一步包括：
在所述无人机云台实际使用时，调用所述偏置参考信息；
根据所述偏置参考信息，对所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元进行偏置消除。
优选地，所述标定图案固定于搭载框架，其中，所述搭载框架垂直于地平面。
优选地，针对所述标定图案的个数为多个的情况，
多个所述标定图案呈环绕方式排列。
第二方面，本发明实施例提供一种无人机云台标定装置，包括：控制单元、解析获取单元以及标定管理单元，其中，
所述控制单元，用于控制所述无人机云台所搭载的摄像装置对标定图案进行多次采集；
所述解析获取单元，用于解析多次采集的结果对应的偏航方位角，并获取多次采集所述标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
所述标定管理单元，用于根据所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元。
优选地，所述解析获取单元，用于从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定所述方向特征对应的采集参数；根据所述方向特征以及所述采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
第三方面，本发明实施例提供一种无人机云台标定系统，包括：无人机云台以及上述任一实施例提供的所述无人机云台标定装置。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：由于无人机云台采集标定图案的结果对应的偏航方位角、采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数，能够比较真实地反映无人机云台包括的编码器和惯性测量单元的偏差或误差，那么，根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定编码器和惯性测量单元，实际是基于编码器和惯性测量单元在无人机云台上的偏差或误差，进行标定或校准，能够有效地提高标定的精确度。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，而无需拆卸编码器和惯性测量单元，也无需专门的工装，有效地减少了标定成本，并提高标定效率。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，消除了编码器和惯性测量单元的安装误差，从而进一步提高了标定的精确度。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的无人机云台的框架结构的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的无人机云台标定系统的示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的无人机云台标定系统的示意图；
图4是根据本发明实施例的无人机云台标定方法主要流程示意图；
图5是根据本发明实施例的解析偏航方位角的主要流程示意图；
图6是根据本发明实施例的无人机云台与标定图案之间相对位置的示意图；
图7是根据本发明实施例的确定偏航方位角的主要流程示意图；
图8A是根据本发明实施例的坐标系与方向特征对应的坐标点的示意图；
图8B是根据本发明实施例的摄像装置拍摄的图像示意图；
图9是根据本发明另一实施例的无人机云台标定方法的主要流程示意图；
图10是根据本发明实施例的无人机云台标定装置的结构示意图；
图11是适于用来实现本发明实施例的终端或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本发明实施例所涉及的无人机云台一般是指无人机用于安装、固定摄像机等任务载荷的支撑设备。
本发明实施例提供的一种无人机云台的框架结构可如图1所示，其中，无人机云台10包括惯性测量单元101以及编码器102搭载摄像装置20。该惯性测量单元101以及编码器102用于解算摄像装置20的姿态角速度等运动信息，以对摄像装置20进行增稳控制。因此，惯性测量单元101以及编码器102调节的准确性，将直接影响摄像装置运行的稳定性，因此，需对惯性测量单元101以及编码器102进行标定，以提高比较准确的调节摄像装置20。该摄像装置20可以为拍摄摄像头、相机、录像设备等。
本发明实施例针对无人机云台包括的惯性测量单元以及编码器标定的方法可通过无人机云台、终端以及服务器等实现。
其中，在通过无人机云台实现惯性测量单元以及编码器标定的方法时，如图1所示可通过在无人机云台10搭载处理器或者设置无人机云台标定装置1000，并通过搭载的处理器或者设置的无人机云台标定装置1000对其所在无人机云台包括的惯性测量单元101以及编码器102进行标定。
在通过终端对无人机云台包括的惯性测量单元以及编码器进行标定时，如图2所示，终端20可通过网络连接多个无人机云台10，则终端20可通过网络与无人机云台10进行通信，即终端20可接收无人机云台10发送的信息如采集的结果、惯性测量单元参数、编码器参数等，该终端可对接收到的信息进行处理，得到标定结果，并将标定结果发送给对应的无人机云台10，无人机云台10则可根据该标定结果调节或标定编码器和惯性测量单元。即终端20可对其所连接的每一个无人机云台10包括的编码器和惯性测量单元进行标定。其中，终端20可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
在通过服务器对无人机云台包括的惯性测量单元以及编码器进行标定时，如图3所示，服务器30可通过网络连接多个无人机云台10，其可与无人机云台进行通信，即服务器30可接收无人机云台10发送的信息如采集的结果、惯性测量单元参数、编码器参数等，该服务器30可对接收到的信息进行处理，得到标定结果，并将标定结果发送给对应的无人机云台10，无人机云台10则可根据该标定结果调节或标定编码器和惯性测量单元。即服务器30可对其所连接的每一个无人机云台10包括的编码器和惯性测量单元进行标定。其中，服务器30可以是提供各种服务的服务器，例如对无人机云台提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。该服务器可以对接收到的无人机云台发送的图像、参数等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如偏置参考信息、偏置校准值等--仅为示例)反馈给无人机云台。
另外，图2和图3所使用的网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
图2所提供的终端或图3所提供的服务器可安装有图10所示的无人云台标定装置，用以实现对无人机云台包括的编码器和惯性测量单元进行标定。
应该理解，图2中的终端和网络的数目、图3中的服务器和网络的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，图2可以具有任意数目的终端和网络，或者图3服务器和网络。
通过无人机云台或终端或服务器实现的无人机云台标定方法流程可如图4所示。该无人机云台标定方法可包括如下步骤：
步骤S401：控制无人机云台对标定图案进行多次采集，并解析多次采集的结果对应的偏航方位角；
步骤S402：获取多次采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
步骤S403：根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定无人机云台包括的编码器和惯性测量单元。
其中，步骤S401中控制无人机云台对标定图案进行多次采集的具体实施方式可为，控制无人机云台所搭载的摄像装置为至少一个标定图案拍摄图像，使无人机云台所搭载的摄像装置无需人工操作完成拍照。
其中，标定图案一般具有比较清晰的边界或者垂直图像特征、水平图像特征等。比如，该标定图案可为矩形、十字、圆形等标准图案。
其中，惯性测量单元是一种结合加速度计和陀螺仪有时还有磁力计，来测量和报告无人机所搭载的摄像装置的特定力、角速度和物体周围磁场的电子设备。相应地，惯性测量单元参数即为在无人机云台所搭载的摄像装置拍摄标定图案时，惯性测量单元所得到的或者所输出的数据，比如摄像装置的角速度、加速度等。
其中，编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。相应地，编码器参数即为在无人机云台所搭载的摄像装置拍摄标定图案时，编码器所得到的或者所输出的数据，比如无人机云台旋转的角度如俯仰角度、滚转角度、偏转角度等。
其中，偏航方位角一般是指无人机云台相对于预设的标准位置所旋转、移动、俯仰的角度等。
在图4所示的实施例中，由于无人机云台采集标定图案的结果对应的偏航方位角、采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数，能够比较真实地反映无人机云台包括的编码器和惯性测量单元的偏差或误差，那么，根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定编码器和惯性测量单元，实际是基于编码器和惯性测量单元在无人机云台上的偏差或误差，进行标定或校准，能够有效地提高标定的精确度。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，而无需拆卸编码器和惯性测量单元，也无需专门的工装，有效地减少了标定成本，并提高标定效率。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，消除了编码器和惯性测量单元的安装误差，从而进一步提高了标定的精确度。
在本发明实施例中，标定图案固定于搭载框架，其中，搭载框架垂直于地平面。由于在标定过程中涉及标定图案的垂直图像特征或水平图像特征等，通过该标定图案的设置可减少不必要的外界环境干扰，以进一步减少环境误差，从而进一步提高标定的准确性。
在本发明实施例中，针对标定图案的个数为多个的情况，多个标定图案呈环绕方式排列。即使摄像装置可从不同角度采集不同的标定图案，使采集的结果具有多样性，从而进一步提高标定的准确性。
在本发明实施例中，如图5所示，上述解析多次采集的结果对应的偏航方位角的具体实施方式可包括如下步骤：
步骤S501：从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定方向特征对应的采集参数；
采集的结果一般是指摄像装置采集的图像或者拍摄的视频等。该提取方向特征一般是指从拍摄的图像中提取标定图案的边界特征、垂直特征、水平特征等。
该采集参数可包括：无人机云台的采集位置到标定图案的距离以及采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数。如图6所示，该无人机云台的采集位置到标定图案的距离具体可为摄像装置20到标定图案的直线距离L。另外，摄像装置的内部参数可为摄像头视场角等参数。
其中，提取方向特征可根据标定图案的不同采用不同的图像识别算法，比如圆形图案的边界识别算法、十字图案的垂直特征、水平特征、边界特征等的特征识别算法等。该不同图案的识别算法可才有现有的图像特征识别算法实现，在此不再赘述。
值得说明的是，采集标定图案、获取惯性测量单元参数以及编码器参数需同步完成，以保证惯性测量单元参数以及编码器参数与采集标定图案相匹配。该同步完成方式具体可为，采用惯性测量单元参数的获取时间触发无人机云台曝光的形式，且要求环境亮度足够，使无人机云台所搭载的摄像装置采集图像的曝光时间不至于过长，并将采集到的图像、惯性测量单元参数、编码器参数对应存储，以供后续标定使用。
步骤S502：根据方向特征以及采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
通过方向特征以及采集参数可以比较真实地反映出偏航方位角，以进一步提高后续标定的准确性。
在本发明实施例中，如图7所示，确定采集的结果对应的偏航方位角的具体实施方式可包括如下步骤：
步骤S701：根据方向特征在预设的坐标系中的坐标，计算方向特征对应的中心点坐标；
在该步骤中，计算方向特征对应的中心点坐标的具体实施方式可有两种：
第一种计算方向特征对应的中心点坐标的具体实施方式可包括：
通过下述计算公式组(1-1)，计算方向特征对应的中心点坐标；
Figure BDA0002753383960000091
其中，x表征中心点在预设的坐标系中的x轴坐标；y表征中心点在预设的坐标系中的y轴坐标；z表征中心点在预设的坐标系中的z轴坐标；N表征方向特征对应的坐标点的总个数；m表征x轴坐标为0的方向特征对应的坐标点的个数；k表征y轴坐标为0的方向特征对应的坐标点的个数；g表征z轴坐标为0的方向特征对应的坐标点的个数；xi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的横坐标；yi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的纵坐标；zi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的z轴对应的坐标。
第二种计算方向特征对应的中心点坐标的具体实施方式可包括：
通过下述计算公式组(1-2)，计算方向特征对应的中心点坐标；
Figure BDA0002753383960000101
其中，x表征中心点在预设的坐标系中的x轴坐标；y表征中心点在预设的坐标系中的y轴坐标；z表征中心点在预设的坐标系中的z轴坐标；N表征方向特征对应的坐标点的总个数；xi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的横坐标；yi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的纵坐标；zi表征方向特征对应的坐标点中第i个坐标点的z轴对应的坐标。
在实际使用时可根据需要选择第一种或者第二种计算方向特征对应的中心点坐标的方式，得到方向特征对应的中心点坐标。
其中，预设的坐标系与方向特征对应的坐标点之间关系如图8A所示。即方向特征由各个像素点组成，该像素点在坐标系上对应有坐标点，则方向特征包括的像素点对应的坐标点即为方向特征对应的坐标点。
步骤S702：根据方向特征对应的中心点坐标以及采集参数，计算无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度。
值得说明的是，该步骤S702中所计算出的无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度是指由无人机平台为摄像装置补偿的拍摄角度，该补偿的拍摄角度与摄像装置的内参(即采集参数)结合为摄像装置实际的拍摄角度。
其中，本发明实施例提供的无人机搭载摄像装置随机采集某一标定图案得到的采集的结果(采集的图像)可如图8B给出的四个图像(1)、(2)、(3)以及(4)所示，即无人机云台可通过不同俯仰角度、滚转角度以及偏转角度使摄像装置对不同的标定图案进行拍摄，得出不同的图像，以更准确地得到无人机云台的不同俯仰角度、滚转角度以及偏转角度对应的偏置值，以得到更准确地偏置参考信息，从而使无人机云台标定更准确。
在无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度过程中，预先设定了无人机云台在绝对零位时，无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标。
上述计算无人机云台的俯仰角度具体实施方式可包括：
根据下述计算公式(2)，计算无人机云台的俯仰角度。
Figure BDA0002753383960000111
其中，α表征计算出的无人机云台的俯仰角度；y表征由步骤S701计算出的方向特征对应的中心点坐标中的y值；y0表征无人机云台在绝对零位时，无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标中的y值；L表征无人机云台的采集位置到标定图案的距离；α0表征采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数中的摄像装置自身调节的俯仰角度。
上述计算无人机云台的偏移角度具体实施方式可包括：
根据下述计算公式(3)，计算摄像装置的偏转角度。
Figure BDA0002753383960000112
其中，β表征计算出的无人机云台的偏转角度；z表征由步骤S701计算出的方向特征对应的中心点坐标中的z值；z0表征无人机云台在绝对零位时，无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标中的z值；L表征无人机云台的采集位置到标定图案的距离；β0表征采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数中的摄像装置自身调节的偏转角度。
上述计算无人机云台的旋转角度具体实施方式可包括：
根据下述计算公式(4)，计算摄像装置的旋转角度。
Figure BDA0002753383960000121
其中，γ表征计算出的无人机云台的旋转角度；x表征由步骤S701计算出的方向特征对应的中心点坐标中的x值；x0表征无人机云台在绝对零位时，无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标中的x值；L表征无人机云台的采集位置到标定图案的距离；θ表征无人机云台旋转单位角度，图像在对应x轴移动的距离。
值得说明的是，预设的坐标系为三维xyz坐标系，其中，坐标系的x轴与地平面平行，且无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标的x值受无人机云台的旋转角度所影响；y轴与地平面垂直，且无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标的y值受无人机云台的俯仰角度所影响；z轴与x轴和y轴所形成的平面垂直，且无人机云台搭载摄像装置所拍摄出的图像的中心点坐标的z值受无人机云台的偏转角度所影响。
在本发明实施例中，标定无人机云台包括的编码器和惯性测量单元的具体实施方式可包括：利用偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，拟合出偏置参考信息。
该拟合出偏置参考信息具体可通过下述几种方式实现。
第一种拟合出偏置参考信息的方式：
利用下述计算公式组(5)，计算出与惯性测量单元相关的偏置参考信息。
Figure BDA0002753383960000122
其中，α′表征计算公式组(5)计算得到的偏置参考信息中与俯仰角度相关的惯性测量单元的偏置值；β′表征计算公式组(5)计算得到的偏置参考信息中与滚转角度相关的惯性测量单元的偏置值；γ′表征计算公式组(5)计算得到的偏置参考信息中与偏转角度相关的惯性测量单元的偏置值；d表征采集的图像的个数；C1表征惯性测量单元对应的俯仰转换参数；C2表征惯性测量单元对应的滚转转换参数；C3表征惯性测量单元对应的偏转转换参数；αj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的俯仰角度；βj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的滚转角度；γj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的偏转角度；αIMUj第j次采集到的结果对应的惯性测量单元的俯仰相关的数据；βIMUj第j次采集到的结果对应的惯性测量单元对应的滚转相关的数据；γIMUj第j次采集到的结果对应的惯性测量单元对应的偏转相关的数据。
利用下述计算公式组(6)，计算出与编码器相关的偏置参考信息。
Figure BDA0002753383960000131
其中，α″表征计算公式组(6)计算得到的偏置参考信息中与俯仰角度相关的编码器的偏置值；″表征计算公式组(6)计算得到的偏置参考信息中与滚转角度相关的编码器的偏置值；γ″表征计算公式组(6)计算得到的偏置参考信息中与偏转角度相关的编码器的偏置值；d表征采集的图像的个数；R1表征编码器对应的俯仰转换参数；R2表征编码器对应的滚转转换参数；R3表征编码器对应的偏转转换参数；αj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的俯仰角度；βj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的滚转角度；γj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的偏转角度；αEj第j次采集到的结果对应的编码器的俯仰相关的数据；βEj第j次采集到的结果对应的编码器对应的滚转相关的数据；γEj第j次采集到的结果对应的编码器对应的偏转相关的数据。
第二种拟合出偏置参考信息的方式：
将每一次采集的结果对应的惯性测量单元的偏置参考信息以及编码器的偏置参考信息存入偏置查询表中，在后续对实际使用无人机云台，可根据惯性测量单元的参数和编码器的参数查询偏置查询表，并直接使用查询到的偏置参考信息校正惯性测量单元和编码器。
第三种拟合出偏置参考信息的方式：
采用最小二乘法拟合出偏置参考曲线或者偏置参考曲线所对应的偏置计算公式。
下面以拟合与俯仰角度相关的惯性测量单元的偏置值和惯性测量单元的参数中俯仰相关的数据之间的曲线为例，以得到与惯性测量单元的偏置值相关的偏置参考曲线或者偏置参考曲线所对应的偏置计算公式。
通过下述计算公式(7)，计算出惯性测量单元的偏置值。
Figure BDA0002753383960000141
其中，α″′表征由计算公式(7)计算得出的惯性测量单元的偏置值；d表征采集的图像的个数；αj表征第j次采集到的结果对应的无人机平台的俯仰角度；αIMUj第j次采集到的结果对应的惯性测量单元的俯仰相关的数据；αf表征无人机云台实际使用时，惯性测量单元的俯仰相关的数据。
值得说明的是，通过最小二乘法拟合其他偏置值如与滚转角度相关的惯性测量单元的偏置值、与偏转角度相关的惯性测量单元的偏置值、与俯仰角度相关的编码器的偏置值、与滚转角度相关的编码器的偏置值等与上述计算公式(7)相似，只需要通过相关参数替换计算公式(7)中的参数即可实现，本技术领域相关技术人员可基于计算公式(7)得出该其他偏置值的计算公式，在此不再赘述。
其中，偏置参考信息包括：固定偏置值、偏置计算公式、偏置查询表以及偏置拟合曲线中的任意一种或多种。
针对多种的情况，可根据实际需求选择所需的偏置参考信息。
比如，偏置值变化比较大的情况，可选择偏置计算公式或者偏执拟合曲线来作为偏置参考信息。又比如，针对可以直接从偏置查询表中查到的结果，可以选择偏置查询表来作为偏置参考信息等。
在本发明实施例中，如图9所示，上述无人机云台标定方法可进一步包括如下步骤：
步骤S901：在无人机云台实际使用时，调用偏置参考信息；
步骤S902：根据偏置参考信息，对无人机云台包括的编码器和惯性测量单元进行偏置消除。
比如，通过偏置参考信息得到无人机云台的真实仰角为10度，而惯性测量单元得到的参数指示仰角为5度，则修正惯性测量单元的参数，以使惯性测量单元的参数指示仰角为10度。
如图10所示，本发明实施例提供一种无人机云台标定装置1000，该无人机云台标定装置1000可包括：控制单元1001、解析获取单元1002以及标定管理单元1003，其中，
控制单元1001，用于控制无人机云台所搭载的摄像装置对标定图案进行多次采集；
解析获取单元1002，用于解析多次采集的结果对应的偏航方位角，并获取多次采集所述标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
标定管理单元1003，用于根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定无人机云台包括的编码器和惯性测量单元。
值得说明的是，该无人机云台标定装置1000可应用于上述无人机云台10或终端20或服务器30，以实现无人机云台10或终端20或服务器30对无人机云台包括编码器和惯性测量单元的标定。
在本发明实施例中，解析获取单元1002，用于从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定方向特征对应的采集参数；根据方向特征以及所述采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
在本发明实施例中，解析获取单元1002，进一步用于根据方向特征在预设的坐标系中的坐标，计算方向特征对应的中心点坐标；根据方向特征对应的中心点坐标以及所述采集参数，计算无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度。
在本发明实施例中，采集参数可包括：无人机云台的采集位置到标定图案的距离以及采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数。
在本发明实施例中，标定管理单元1003，用于利用偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，拟合出偏置参考信息。
在本发明实施例中，标定管理单元1003拟合出的偏置参考信息可包括：固定偏置值、偏置计算公式、偏置查询表以及偏置拟合曲线中的任意一种或多种。
在本发明实施例中，标定管理单元1003，进一步用于在无人机云台实际使用时，调用偏置参考信息；根据偏置参考信息，对无人机云台包括的编码器和惯性测量单元进行偏置消除。
在本发明实施例中，标定图案固定于搭载框架，其中，搭载框架垂直于地平面。
在本发明实施例中，针对标定图案的个数为多个的情况，多个标定图案呈环绕方式排列。
本发明实施例提供一种无人机云台标定系统，该无人机云台标定系统可包括无人机云台以及前述实施例所提供的无人机云台标定装置。
其中，无人机云台标定装置1000可安装并应用于无人机云台或者终端或者服务器。
下面参考图11，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统1100的结构示意图。图11示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图11所示，计算机系统1100包括中央处理单元(CPU)1101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1102中的程序或者从存储部分1108加载到随机访问存储器(RAM)1103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1103中，还存储有系统1100操作所需的各种程序和数据。CPU 1101、ROM 1102以及RAM 1103通过总线1104彼此相连。输入/输出(I/O)接口1105也连接至总线1104。
以下部件连接至I/O接口1105：包括键盘、鼠标等的输入部分1106；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1107；包括硬盘等的存储部分1108；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1109。通信部分1109经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1110也根据需要连接至I/O接口1105。可拆卸介质1111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1108。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)Y01执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括控制单元、解析获取单元以及标定管理单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，控制单元还可以被描述为“控制无人机云台所搭载的摄像装置对标定图案进行多次采集的单元”。
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：控制无人机云台对标定图案进行多次采集，并解析多次采集的结果对应的偏航方位角；获取多次采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定无人机云台包括的编码器和惯性测量单元。
根据本发明实施例的技术方案，由于无人机云台采集标定图案的结果对应的偏航方位角、采集标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数，能够比较真实地反映无人机云台包括的编码器和惯性测量单元的偏差或误差，那么，根据偏航方位角、惯性测量单元参数以及编码器参数，标定编码器和惯性测量单元，实际是基于编码器和惯性测量单元在无人机云台上的偏差或误差，进行标定或校准，能够有效地提高标定的精确度。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，而无需拆卸编码器和惯性测量单元，也无需专门的工装，有效地减少了标定成本，并提高标定效率。
另外，直接在无人机云台上对编码器和惯性测量单元进行标定，消除了编码器和惯性测量单元的安装误差，从而进一步提高了标定的精确度。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (14)

1.一种无人机云台标定方法，其特征在于，包括：
控制所述无人机云台对标定图案进行多次采集，并解析多次采集的结果对应的偏航方位角；
获取多次采集所述标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
根据所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元。
2.根据权利要求1所述无人机云台标定方法，其特征在于，所述解析多次采集的结果对应的偏航方位角，包括：
从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定所述方向特征对应的采集参数；
根据所述方向特征以及所述采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
3.根据权利要求2所述无人机云台标定方法，其特征在于，
进一步包括：根据所述方向特征在预设的坐标系中的坐标，计算所述方向特征对应的中心点坐标；
所述确定采集的结果对应的偏航方位角，包括：
根据所述方向特征对应的中心点坐标以及所述采集参数，计算无人机云台的俯仰角度、滚转角度以及偏转角度。
4.根据权利要求2或3所述无人机云台标定方法，其特征在于，所述采集参数，包括：
所述无人机云台的采集位置到所述标定图案的距离、以及采集标定图案所使用的摄像装置的内部参数。
5.根据权利要求1所述无人机云台标定方法，其特征在于，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元，包括：
利用所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，拟合出偏置参考信息。
6.根据权利要求5所述无人机云台标定方法，其特征在于，
所述偏置参考信息包括：固定偏置值、偏置计算公式、偏置查询表以及偏置拟合曲线中的任意一种或多种。
7.根据权利要求5或6所述无人机云台标定方法，其特征在于，进一步包括：
在所述无人机云台实际使用时，调用所述偏置参考信息；
根据所述偏置参考信息，对所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元进行偏置消除。
8.根据权利要求1至3、5以及6中任一项所述无人机云台标定方法，其特征在于，
所述标定图案固定于搭载框架，其中，所述搭载框架垂直于地平面。
9.根据权利要求1至3、5以及6中任一项所述无人机云台标定方法，其特征在于，
针对所述标定图案的个数为多个的情况，
多个所述标定图案呈环绕方式排列。
10.一种无人机云台标定装置，其特征在于，包括：控制单元、解析获取单元以及标定管理单元，其中，
所述控制单元，用于控制所述无人机云台所搭载的摄像装置对标定图案进行多次采集；
所述解析获取单元，用于解析多次采集的结果对应的偏航方位角，并获取多次采集所述标定图案所使用的惯性测量单元参数以及编码器参数；
所述标定管理单元，用于根据所述偏航方位角、所述惯性测量单元参数以及所述编码器参数，标定所述无人机云台包括的编码器和所述惯性测量单元。
11.根据权利要求10所述无人机云台标定装置，其特征在于，
所述解析获取单元，用于从每一次采集的结果中提取方向特征，并确定所述方向特征对应的采集参数；根据所述方向特征以及所述采集参数，确定采集的结果对应的偏航方位角。
12.一种无人机云台标定系统，其特征在于，包括：无人机云台以及权利要求10或11所述无人机云台标定装置。
13.一种无人机云台标定电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-9中任一所述的方法。
14.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的方法。
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