CN103607540A - 一种云台摄像机预置位精度提高方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种云台摄像机预置位精度提高方法，包括如下步骤：1）云台运转时需要对机械误差进行补偿；2）设置预置位时需要获取当前图像，保存为模板图片；3）预置位精度提高方法包括粗定位和精定位的步骤：包括(1)调取预置位，云台运转至该预置位点附近；(2)获取当前图像，将其与模板图像的偏差换算成云台位移量并计入误差补偿，对当前位置进行修正。优点：1、对云台机械误差进行补偿，提高了预置位精度。2、通过当前图片与模板图片的匹配，计算出云台位移补偿量，进一步提高了预置位精度。3、在云台控制没有传感器位移反馈的情况下同样适用，简化了云台结构方案，降低了成本。

Description

一种云台摄像机预置位精度提高方法

技术领域

本发明涉及的是一种云台摄像机预置位精度提高方法，属于视频监控技术领域。

背景技术

随着社会安防意识的增强和视频监控技术的发展，云台摄像机(本文简称摄像机，下同)在电力系统、轨道交通、平安城市和金融系统等领域得到了广泛的应用。预置位功能是指摄像机可以记录当前状态下云台的水平角度、垂直角度和摄像机镜头焦距等相关参数，需要时可以迅速调用这些参数并将云台和摄像头调整至该位置。在视频监控系统中，摄像机需要对设定的目标进行定期的巡检和自动分析，预置位精度的提高对摄像机监视的效果至关重要。

目前市场上主流摄像机产品的预置位精度能满足客户的一些基本需求，但随着客户需求的不断提高和视频监控技术的不断进步，特别是在高清分辨率、大光学变倍监控条件下现有的预置位精度水平已不能满足其要求。因此，研究新的控制云台摄像机预置位精度的方法势在必行。

发明内容

本发明提出的是一种云台摄像机预置位精度提高方法，其目的旨在解决目前不能准确还原预置位的问题。

本发明的技术解决方案：一种云台摄像机预置位精度提高方法，包括如下步骤：

1) 云台运转时需要对机械误差进行补偿；

2) 设置预置位时需要获取当前图像，保存为模板图片；

3) 预置位精度提高方法包括粗定位和精定位的步骤：包括

(1)调取预置位，云台运转至该预置位点附近；

(2)获取当前图像，将其与模板图像的偏差换算成云台位移量并计入误差补偿，对当前位置进行修正。

本发明的有益效果在于：1、对云台机械误差进行补偿，提高了预置位精度。2、通过当前图片与模板图片的匹配，计算出云台位移补偿量，进一步提高了预置位精度。3、在云台控制没有传感器位移反馈的情况下同样适用，简化了云台结构方案，降低了成本。

附图说明

图1是摄像机预置位精度提高方法的流程图。

图2(a)是图像匹配偏差计算示意图中当前图片。

图2(b)是图像匹配偏差计算示意图中模板图片。

图3是图像偏差-位移量换算示意图。

具体实施方式

一种云台摄像机预置位精度提高方法，包括如下步骤：

1）云台运转时需要对机械误差进行补偿；

2）设置预置位时需要获取当前图像，保存为模板图片；

3）预置位精度提高方法包括粗定位和精定位的步骤：包括

(1)调取预置位，云台运转至该预置位点附近；

(2)获取当前图像，将其与模板图像的偏差换算成云台位移量并计入误差补偿，对当前位置进行修正。

所述的云台运转时，包括

1) 云台正向运转时，机械误差为零部件设计、制造和装配等因素所引起的传动误差；

2) 云台反向运转时，机械误差除了上述传动误差，还包括回转误差。

所述的获取当前图像，包括

1) 当前图像与模板图像的偏差﹤设定的阈值ε时，可以不对当前位置进行修正；

2) 当上述偏差﹥设定的阈值ε时，则需要对云台位置进行修正；

3）采用两幅或两幅以上不同位置的当前图像分别与模板图像进行对比，来计算云台的位移量。

在设置预置位时，需要抓拍该位置的图片作为模板，以便调用预置位时进行对比。

下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案：

如图1所示，本方法分为两步：

(1) 计算云台从当前位置到目标位置的位移并发送相应的脉冲数，当云台需要与当前运动方向同向运动时，云台程序修正的值为ΔΨ，当云台需要与当前运动方向反向运动时，云台程序修正的值为(ΔΨ+Δθ)；

(2) 采用图像匹配方法对预置位进行精确控制，云台的位移补偿量为图片偏差所确定的补偿值与步骤(1)中的“修正值”之和。

其中，ΔΨ _h/ΔΨ _v分别为云台水平/垂直方向上的传动误差，Δθ _h/Δθ _v分别为云台水平/垂直方向上的回转误差，ξ _h/ξ _v分别为云台水平/垂直方向上设定的图像偏差阈值。

如图2(a)、图2(b)是图像匹配偏差计算示意图模板图片。取模板图片中的某小块区域作为特征单元进行对比。记当前图片和模板图片的特征单元分别为C和T，同时也代表该特征单元对应的矩阵。以图片的左上角为坐标原点，建立如图2(a)、图2(b)所示的坐标系。设抓取的预置位图片(包括当前图片和模板图片)像素大小为M×N，该特征单元的像素大小为m×n。在当前图片中，特征单元左上角像素的坐标为(x,y)，其中x∈[0,M-m]，y∈[0,N-n]。特征单元中第i+1列、第j+1行像素的相对于特征单元左上角像素的坐标为(i,j)。

特征单元C的灰度平均值                                                

为：

                                   (1)

特征单元T的灰度平均值

为：

 

                                        (2)

令

及

，特征单元C和特征单元T的归一化互相关值R(x,y)为：

 

                          (3)                                          

在归一化互相关矩阵R(x,y)中，若点(x,y)处的R(x,y)=Max{R(x,y)}，则点(x,y)为最优解，即当前图片在点(x,y)与模板图片匹配。特征单元C与特征单元T的中心距即为当前图片和模板图片的偏差，将该偏差换算成云台水平和垂直方向上的位移补偿η，即可精确控制预置位精度。

如图3所示，为求得图片偏差换算出的云台位移补偿，本发明提出一种采用两幅不同位置的当前图片与模板图片进行对比的方法。具体步骤如下：

(1) 若当前图片(记为C ₁)与模板图片T的匹配偏差＞ξ时，云台向模板中心方向以设定的速度ω持续旋转一定的时间Δt(该Δt值根据经验值预估)，到位后抓拍图片，记为C ₂。

(2) 计算C ₁与T、C ₂与T的图像匹配偏差ΔS ₁和ΔS ₂，位移补偿值为：

                                              (4)

                                              (5)

式（4）和式（5）中：下标h和v分别表示水平和垂直方向上的参数。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。对于本技术领域的任何技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种云台摄像机预置位精度提高方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）云台运转时需要对机械误差进行补偿；

2）设置预置位时需要获取当前图像，保存为模板图片；

3）预置位精度提高方法包括粗定位和精定位的步骤：包括

(1)调取预置位，云台运转至该预置位点附近；

(2)获取当前图像，将其与模板图像的偏差换算成云台位移量并计入误差补偿，对当前位置进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种云台摄像机预置位精度提高方法，其特征在于：所述的云台运转时，包括

1) 云台正向运转时，机械误差为零部件设计、制造和装配等因素所引起的传动误差；

2) 云台反向运转时，机械误差除了上述传动误差，还包括回转误差。

3.根据权利要求1所述的一种云台摄像机预置位精度提高方法，其特征在于：所述的获取当前图像，包括

1) 当前图像与模板图像的偏差﹤设定的阈值ε时，可以不对当前位置进行修正；

2) 当上述偏差﹥设定的阈值ε时，则需要对云台位置进行修正；

3）采用两幅或两幅以上不同位置的当前图像分别与模板图像进行对比，来计算云台的位移量。

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