CN205003745U - 一种防抖的运动目标拍摄处理系统 - Google Patents

Abstract

一种防抖的运动目标拍摄处理系统，包括无人机，无人机上设置处理器，无人机的下部设置截面为倒U型的机架，机架上安装截面为U型的支撑座，支撑座侧边与机架侧边之间铰接，支撑座与机架铰接轴连接翻转电机，翻转电机固定安装在机架上；支撑座上配合设置两根竖向的旋转轴，旋转轴的上端安装被动轮，旋转轴的下端位于支撑座的下部安装摄像头架，摄像头架上固定安装摄像头；支撑座上安装固定座，固定座上设置旋转电机，旋转电机的输出轴按在主动轮，主动轮和两个被动轮之间通过同一根传动带配合连接；摄像头架上设置水平固定座和竖直固定座，摄像头被固定安装在水平固定座和竖直固定座上，水平固定座和竖直固定座均通过弹簧与摄像头架连接。

Description

一种防抖的运动目标拍摄处理系统

技术领域

本实用新型涉属于图片拍摄处理设备领域，确切地说是一种防抖的运动目标拍摄处理系统。

背景技术

目前，高空动态目标图像获取应用与多个行业。早很多人们不方便到达的高空，通过无人机搭在摄像头进行跟踪拍摄，能够有效获得运动目标的情况。在跟踪运动目标过程中，拍摄设备也在跟随运动，这样容易造成运动中的摄像头拍摄的图像出现抖动现象，从而影响图片的清晰度，无法达到监视目标的目的。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种防抖的运动目标拍摄处理系统。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种防抖的运动目标拍摄处理系统，包括带螺旋桨的无人机，无人机上设置处理器，无人机的下部设置截面为倒U型的机架，机架上安装截面为U型的支撑座，支撑座侧边与机架侧边之间铰接，支撑座与机架铰接轴连接翻转电机，翻转电机固定安装在机架上；支撑座上配合设置两根竖向的旋转轴，旋转轴的上端安装被动轮，旋转轴的下端位于支撑座的下部安装摄像头架，摄像头架上固定安装摄像头；支撑座上安装固定座，固定座上设置旋转电机，旋转电机的输出轴按在主动轮，主动轮和两个被动轮之间通过同一根传动带配合连接；摄像头架上设置水平固定座和竖直固定座，摄像头被固定安装在水平固定座和竖直固定座上，水平固定座和竖直固定座均通过弹簧与摄像头架连接。

为进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：还包括控制装置和目标位置装置，控制装置安装在无人机上，控制装置由控制模块、无线信号接收模块、第一GPS定位模块、第一高度定位模块组成，第一GPS定位模块、第一高度定位模块和无线信号接收模块的输出端连接控制模块，控制模块控制无人机飞行；目标位置装置由第二GPS定位模块、第二高度定位模块和无线信号发射模块组成，第二GPS定位模块和第二高度定位模块的输出端连接无线信号发射模块，无线信号发射模块与无线信号接收模块无线连接。

本实用新型的优点在于：本实用新型通过无人机在高空对地面目标进行跟踪，拍摄图像。根据需要拍摄的目标的位置和角度，可以调整摄像头的旋转和翻转角度，已获取最佳的图像。拍摄过程中，两个摄像头翻转、旋转均为同步运行，同一时刻获取相同角度和内容的两张图像，对图像经过比较后保留清晰度较高的图像，从而提高图像选择空间。同时，通过弹簧16减少摄像头随无人机运动抖动的幅度，有效提高防抖效果。本实用新型还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；图2是沿图1的A-A向剖视放大结构示意图；图3是图1的Ⅰ局部放大结构示意图；图4是本实用新型工作原理图；图5为第一个摄像头获得图像，图6为第二个摄像头获得的图像；图7为电子防抖处理后的图像；图8是实施例原始状态图；图9是实施例背景图像区域和目标图像区域结合灰度直方图；图10是实施例背景图像区域和目标图像区域结合方向梯度直方图线；图11是实施例背景图像区域和目标图像区域结合的纹理直方图；图12是实施例灰度似然分布图；图13是实施例方向梯度似然分布图；图14是实施例纹理似然分布图。

附图标记：1无人机2U型的机架3支撑座4翻转电机5旋转轴6被动轮7摄像头架8摄像头9固定座10旋转电机11主动轮12传动带13处理器14水平固定座15竖直固定座16弹簧17控制模块18无线信号接收模块19第一GPS定位模块20第一高度定位模块21第二GPS定位模块22第二高度定位模块23无线信号发射模块。

具体实施方式

一种防抖的运动目标拍摄处理系统，如图1、图2和图3所示，包括带螺旋桨的无人机1，无人机1上设置处理器13，处理器13对图片进行处理，无人机1的下部设置截面为倒U型的机架2，机架2上安装截面为U型的支撑座3，支撑座3侧边与机架2侧边之间铰接，支撑座3与机架2铰接轴连接翻转电机4，翻转电机4固定安装在机架2上；支撑座3上配合设置两根竖向的旋转轴5，旋转轴5的上端安装被动轮6，旋转轴5的下端位于支撑座3的下部安装摄像头架7，摄像头架7上固定安装摄像头8；支撑座3上安装固定座9，固定座9上设置旋转电机10，旋转电机10的输出轴按在主动轮11，主动轮11和两个被动轮6之间通过同一根传动带12配合连接；摄像头架7上设置水平固定座14和竖直固定座15，摄像头8被固定安装在水平固定座14和竖直固定座15上，水平固定座14和竖直固定座15均通过弹簧16与摄像头架7连接。本实用新型通过无人机在高空对地面目标进行跟踪，拍摄图像。根据需要拍摄的目标的位置和角度，可以调整摄像头的旋转和翻转角度，已获取最佳的图像。拍摄过程中，两个摄像头翻转、旋转均为同步运行，同一时刻获取相同角度和内容的两张图像，对图像经过比较后保留清晰度较高的图像，从而提高图像选择空间。同时，通过弹簧16减少摄像头随无人机运动抖动的幅度，有效提高防抖效果。

为了提高目标追踪效率，如图4所示，还包括控制装置和目标位置装置，控制装置安装在无人机1上，控制装置由控制模块17、无线信号接收模块18、第一GPS定位模块19、第一高度定位模块20组成，第一GPS定位模块19、第一高度定位模块20和无线信号接收模块18的输出端连接控制模块17，控制模块17控制无人机1飞行；目标位置装置由第二GPS定位模块21、第二高度定位模块22和无线信号发射模块23组成，第二GPS定位模块21和第二高度定位模块22的输出端连接无线信号发射模块23，无线信号发射模块23与无线信号接收模块18无线连接。第一高度定位模块20和第二高度定位模块22为大气压力传感器，通过测量所处位置的大气压，换算出所在高度。目标位置装置由所需被跟踪的设备或者人员携带，通过第二GPS定位模块21、第二高度定位模块22确定跟踪目标的位置和高度，无人机通过第一GPS定位模块19、第一高度定位模块20确定无人机所在位置和高度，以便根据上述信息更为接近目标，从而进行目标跟踪拍摄。

为了进一步提高清晰度，增加防抖成像的效果，所述的处理器13对图像采用下述方法进行处理，包括下述步骤：

①获取同一时刻两个摄像头8拍摄的两幅图像；对两幅图像的点锐度通过式(1)进行计算：

$P=\frac{\underset{i=1}{\overset{m\×n}{\Σ}}\underset{a=1}{\overset{8}{\Σ}}\left|df/dx\right|}{m\×n}---\left(1\right)$

其中，m,n为图像的长和宽,df为灰度变化幅值,dx为像元间的距离增量；

②对两幅图像的点锐度进行比较，保留点锐度较大的图像；

③对步骤②保留的图像进行电子防抖处理，得到清晰图像。

以下述实施例为例，具体说明：

①获取同一时刻两个摄像头8拍摄的两幅图像，如图5和图6所示，图5为第一个摄像头获得图像，图6为第二个摄像头获得的图像；对两幅图像的点锐度通过式(1)进行计算：

$P=\frac{\underset{i=1}{\overset{m\×n}{\Σ}}\underset{a=1}{\overset{8}{\Σ}}\left|df/dx\right|}{m\×n}---\left(1\right)$

其中，m,n为图像的长和宽,df为灰度变化幅值,dx为像元间的距离增量；

②对两幅图像的点锐度进行比较，图5的点锐度为14.66，图6的点锐度为8.99，保留点锐度较大的图像，即图5；

③对步骤②保留的图像图5进行电子防抖处理，得到清晰图像，如图7所示。

为了能够有效自动的追踪目标，将图像中目标与背景有效的分离时追中目标的关键，处理器13对图像采用下述方法进行处理，结合实施例进行说明，能够有效地将目标与背景分离，包括下述步骤：

一种目标外观的局部图像特征描述方法，包括下述步骤：

①将图像区域R分为背景图像区域和目标图像区域，如图8所示，图8为原始图像，图中框A为背景区域，框B为目标区域。背景区域和目标区域分别获得特征直方图，特征直方图为灰度直方图H(n)、方向梯度直方图H(n)和纹理直方图H(n)。

灰度直方图H(n)按照式(2)计算获得，将背景图像区域和目标图像区域结合至同一直方图中，结果如图9所示，其中A为背景图像区域灰度直方图线，B为目标图像区域灰度直方图线：

$H\left(n\right)=\underset{i\∈R}{\Σ}\mathrm{\δ}\left(f\right(i)=n)---\left(2\right)$

式(2)中,i为像素编号,R为目标或背景区域，f为灰度取值，δ为狄拉克函数。

方向梯度直方图H(n)按照式(3)计算获得，将背景图像区域和目标图像区域结合至同一直方图中，结果如图10所示，其中A为背景图像区域方向梯度直方图线，B为目标图像区域方向梯度直方图线：

$H\left(n\right)=\underset{i\∈R}{\Σ}A\left(i\right)\mathrm{\δ}\left(f\right(i)=n)---\left(3\right)$

式(3)中，i为像素编号,R为目标或背景区域，f为梯度方向取值，A为梯度幅度取值，δ为狄拉克函数。

的纹理直方图H(n)按照式(4)计算获得，将背景图像区域和目标图像区域结合至同一直方图中，结果如图11所示，其中A为背景图像区域纹理直方图线，B为目标图像区域纹理直方图线：

$H\left(n\right)=\underset{i\∈R}{\Σ}\mathrm{\δ}\left(f\right(i)=n)---\left(4\right)$

式(4)中，i为像素编号,R为目标或背景区域，f为纹理特征LBP_8，1的取值，δ为狄拉克函数；其中纹理特征LBP_8，1按照式(5)计算获得：

${\mathrm{LBP}}_{8,1}=\underset{i-1}{\overset{7}{\Σ}}I(g_i-g_c\≥0)*2^i---\left(5\right)$

式(5)中，i为像素编号,在以像素c为中心的8邻域内由左至右逆时针取值，g_i与g_c为像素i与c的灰度取值，I为单位指示函数。

②将步骤①得到的每种特征直方图分别进行归一化处理，得到每种特征直方图的类条件概率密度分布，灰度似然分布如图12所示，方向梯度似然分布如图13所示，纹理似然分布如图14所示。

其中背景图像区域的特征直方图的类条件概率密度分布为p_o ^f(n)，目标图像区域的特征直方图的类条件概率密度分布为p_b ^f(n)；

③将步骤②得到p_o ^f(n)和p_b ^f(n)按照式(6)计算获得每种特征的似然L^f(n)；

$L^f\left(n\right)=\ln \left(\frac{p_o^f\left(n\right)+\mathrm{\ϵ}}{p_b^f\left(n\right)+\mathrm{\ϵ}}\right)---\left(6\right),$

式中ε为正实数，ε任取很小的正实数，以避免对零取对数。通过该处理，将目标与背景特征多峰分布转变为用于分类的特征似然L^f(n)，较大正值表示更可能是目标，较小负值表示更可能是背景，接近于零则表示不确定。对目标跟踪实验结果表明，本实用新型方法在背景光照、目标姿态变化及局部被遮挡等情况下特征提取稳定性良好。

本实用新型的技术方案并不限制于本实用新型所述的实施例的范围内。本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (2)

1.一种防抖的运动目标拍摄处理系统，其特征在于：包括带螺旋桨的无人机（1），无人机（1）上设置处理器（13），无人机（1）的下部设置截面为倒U型的机架（2），机架（2）上安装截面为U型的支撑座（3），支撑座（3）侧边与机架（2）侧边之间铰接，支撑座（3）与机架（2）铰接轴连接翻转电机（4），翻转电机（4）固定安装在机架（2）上；支撑座（3）上配合设置两根竖向的旋转轴（5），旋转轴（5）的上端安装被动轮（6），旋转轴（5）的下端位于支撑座（3）的下部安装摄像头架（7），摄像头架（7）上固定安装摄像头（8）；支撑座（3）上安装固定座（9），固定座（9）上设置旋转电机（10），旋转电机（10）的输出轴按在主动轮（11），主动轮（11）和两个被动轮（6）之间通过同一根传动带（12）配合连接；摄像头架（7）上设置水平固定座（14）和竖直固定座（15），摄像头（8）被固定安装在水平固定座（14）和竖直固定座（15）上，水平固定座（14）和竖直固定座（15）均通过弹簧（16）与摄像头架（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种防抖的运动目标拍摄处理系统，其特征在于：还包括控制装置和目标位置装置，控制装置安装在无人机（1）上，控制装置由控制模块（17）、无线信号接收模块（18）、第一GPS定位模块（19）、第一高度定位模块（20）组成，第一GPS定位模块（19）、第一高度定位模块（20）和无线信号接收模块（18）的输出端连接控制模块（17），控制模块（17）控制无人机（1）飞行；目标位置装置由第二GPS定位模块（21）、第二高度定位模块（22）和无线信号发射模块（23）组成，第二GPS定位模块（21）和第二高度定位模块（22）的输出端连接无线信号发射模块（23），无线信号发射模块（23）与无线信号接收模块（18）无线连接。