[发明专利]一种基于视觉和陀螺仪的云台控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及云台控制技术领域，特别涉及一种基于视觉和陀螺仪的云台控制方法及装置。

背景技术

随着科学的发展进步，无人机获得了飞速的发展，现在无人机已经广泛的应用到了火险侦查、防恐救生、航拍摄影、环境监测、灾情侦查等很多方面，并且无人机在跟踪动物迁徙、反恐追踪、野外救援、实时通信等方面发挥着巨大的作用。有效的克服了有人驾驶飞机成本高、适应性差、操作复杂、维护成本高的缺陷。

然而由于无人机飞行本身会引起结构震动，以及外界干扰也会引起结构震动，为了保证位于无人机云台上的图像采集设备采集的图像的清晰度及画面的稳定性，现有云台控制系统，根据云台自身陀螺仪获取的图像采集设备的角速度，对云台进行控制，减弱无人机结构震动对图像采集设备造成的影响。然而现有云台所使用的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)陀螺仪存在以下缺点：1、陀螺仪本身存在检测噪声，这种噪声影响对云台控制的精度影响云台图像采集设备的成像效果，在长焦图像采集设备上影响更大。2、MEMS陀螺仪由于本身容易受温度影响的特性，在温度变化时会产生不同的漂移量影响云台控制的效果，导致对云台控制的精度不高，影响云台图像采集设备采集的图像的清晰度。

发明内容

本发明提供一种基于视觉和陀螺仪的云台控制方法及装置，用以解决现有技术中存在的MEMS陀螺仪噪声较大精度不高，以及存在温度漂移现象，导致对云台控制的精度不高，影响云台图像采集设备采集的图像的清晰度的问题。

本发明公开了一种基于视觉和陀螺仪的云台控制方法，所述方法包括：

根据当前采集的图像信息，确定第一角速度；

根据所述第一角速度、陀螺仪获取的第二角速度、预设的量测噪声及预设的卡尔曼滤波算法，确定第三角速度，并根据所述第三角速度，对云台进行控制。

进一步地，所述根据当前采集的图像信息，确定第一角速度包括：

获取当前帧图像中的至少四个第一特征点，并针对当前帧图像中的每个第一特征点，在当前帧图像的上一帧图像中识别与该第一特征点对应的第二特征点；

根据每个第一特征点和每个第二特征点在世界坐标系中的投影坐标，确定当前帧图像对应的单应矩阵，并根据所述单应矩阵，确定第一角速度。

进一步地，所述获取当前帧图像中的至少四个第一特征点之前，所述方法还包括：

将当前帧图像转换为灰度图像并进行高斯滤波。

进一步地，所述确定当前帧图像对应的单应矩阵之后，根据所述单应矩阵，确定第一角速度之前，所述方法还包括：

根据当前帧图像对应的单应矩阵中的每个元素及所述每个元素对应的阈值范围，判断每个元素的值是否均在所述每个元素对应的阈值范围内；

如果是，进行后续步骤。

进一步地，所述方法还包括：

根据当前帧图像之前设定数量的图像对应的单应矩阵，对当前帧图像对应的单应矩阵进行平滑处理，并根据平滑处理后的单应矩阵对当前帧图像对应的单应矩阵进行更新。

进一步地，所述确定第一角速度之后，根据所述第三角速度，对云台进行控制之前，所述方法还包括：

根据当前采集的图像信息，确定第一航向角；

根据所述第一航向角、陀螺仪获取的第二航向角、预设的量测噪声及预设的卡尔曼滤波算法，确定第三航向角；

所述根据所述第三角速度，对云台进行控制包括：

根据所述第三角速度和第三航向角，对云台进行控制。

进一步地，所述根据所述第一角速度、陀螺仪获取的第二角速度、预设的量测噪声及预设的卡尔曼滤波算法，确定第三角速度之前，所述方法还包括：

根据云台图像采集设备焦距的一次函数，确定当前帧图像的量测噪声，并根据当前帧图像的量测噪声对预设的量测噪声进行更新。

一种基于视觉和陀螺仪的云台控制装置，所述装置包括：

确定模块，用于根据当前采集的图像信息，确定第一角速度；

控制模块，用于根据所述第一角速度、陀螺仪获取的第二角速度、预设的量测噪声及预设的卡尔曼滤波算法，确定第三角速度，并根据所述第三角速度，对云台进行控制。

进一步地，所述确定模块，具体用于获取当前帧图像中的至少四个第一特征点，并针对当前帧图像中的每个第一特征点，在当前帧图像的上一帧图像中识别与该第一特征点对应的第二特征点；根据每个第一特征点和每个第二特征点在世界坐标系中的投影坐标，确定当前帧图像对应的单应矩阵，并根据所述单应矩阵，确定第一角速度。