[發明專利]一種適用于無人移動載體的攝像機調焦與變焦方法

有效

• 申請號: 201910942877.5
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110708461B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 董利達;余佳;董文;胡濱
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N7/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發明公開了一種適用于無人移動載體的攝像機調焦與變焦方法。本發明采用的系統包括遠程遙控器、運動載體和三可變攝像機，所述的運動載體包括載體參數測量單元和變焦與調焦控制器。變焦與調焦控制器接收載體參數測量單元傳來的載體速度和遠程遙控器設定的時延時間兩個參數，并根據接收到的參數和速度采樣周期解算出焦距與像距的變化值，變焦控制器根據焦距變化值進行變焦，變焦后調焦控制器根據像距變化值進行調焦來解決成像模糊的問題，同時將調焦與變焦后的參數輸出到三可變攝像機。本發明的方法解決了無人移動載體高速前進時由于圖像滯后導致的遠程操作實時性下降問題及對物體距離的誤判問題。

技術領域

本發明應用于無人移動載體，提供一種適用于無人移動載體的攝像機調焦與變焦方法。尤其是一種通過載體速度和攝像機焦距與像距的關系進行變焦與調焦的方法。

背景技術

目前，無人移動載體的無線遠程控制方法主要是通過載體攝像機將拍攝的圖片傳輸到遠程控制系統，遠程控制系統根據接收到的圖片信息進行遠程控制。由于圖像傳輸具有時間延遲，遠程控制系統接收到的圖片往往不是當前時刻載體所正對的場景。針對時延問題，現有的方法主要有：模糊邏輯調節法、隨機最優控制法和預測控制法等。其中模糊邏輯調節法和隨機最優控制法對復雜系統的控制效果較差，預測控制法多采用閉環控制，存在震蕩、超調等問題，同時系統設計復雜。

發明內容

為了克服現有方法的使用局限性和系統設計復雜等不足，本發明提供一種適用于無人移動載體的攝像機調焦與變焦方法，通過載體速度和攝像機焦距與像距的關系進行變焦和調焦，其中調焦與變焦同步進行，實現無線遠程監控系統能實時觀測到載體周圍信息，解決載體高速前進時由于圖像滯后導致的遠程操作實時性下降問題及對物體距離的誤判問題。

本發明實現過程中所采用的系統包括遠程遙控器、運動載體和三可變攝像機，所述的運動載體包括載體參數測量單元和變焦與調焦控制器。變焦與調焦控制器接收載體參數測量單元傳來的載體速度和遠程遙控器設定的時延時間兩個參數，并根據接收到的參數和速度采樣周期解算出焦距與像距的變化值，變焦控制器根據焦距變化值進行變焦，變焦后調焦控制器根據像距變化值進行調焦來解決成像模糊的問題，同時將調焦與變焦后的參數輸出到三可變攝像機

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

所述的無人移動載體的初始物距和攝像機的初始焦距通過車輛的高度和速度進行人工確定。

所述的攝像機的初始像距v由無人移動載體的初始物距u和攝像機的初始焦距f通過凸透鏡成像公式計算得出。

通過實測或估測確定圖像傳輸的時延時間，實測是根據無人移動載體運動中圖像的傳輸時間計算出時延時間，估測是根據數據信道的時延時間估測出圖像信道的時延時間。

根據相同大小的物體在載體運動與靜止時成像大小相同的條件計算出載體速度與攝像機焦距和像距的關系。

所述的載體速度與焦距的關系為：

其中，k0,τ是圖像傳輸的時間，T是速度采樣周期，f_k(l)分別表示圖像第k次從載體端傳輸到遠程端時第l個采樣時間內攝像機的焦距，f_k-1表示圖像第k-1次從載體端傳到遠程端時攝像機的焦距，f₀是攝像機的初始焦距，u₀是載體的初始物距，x_k(l)表示圖像第k次從載體端傳輸到遠程端時第l個采樣時間內載體相對于地面的運動速度。

所述的載體速度與像距的關系為：