[发明专利]基于图像处理的透射式圆光栅云台及其定位检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种云台定位检测方法，特别涉及一种基于图像处理的透射式圆光栅云台及其定位检测方法，属于安防和工业控制领域。

背景技术

云台在安防监控和工业生产制造上都具有重要地位，其中，实现云台的高精度控制与定位是该领域研究的一项重要内容，也是云台应用和发展的关键。

为保证云台的高精度控制与定位，对运转过程中云台位置进行高精度检测是行之有效的一种手段。现有云台中的检测一般是用角度传感器进行测量，测量精度为0.01°以上，但该方法受角度传感器精度的限制和测量误差的影响，测量精度有限，一般无法达到所需的更高精度，给实际使用带来麻烦。

如何对现有方法进行改进，提高测量精度和测量准确性，就成为本发明所要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种利用透射式圆光栅和图像处理方法相结合的方式，对云台转动角度进行精确检测，以确保转动准确性和可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于图像处理的透射式圆光栅云台，包括云台基座、云台转动体和控制系统，还包括两块透射式圆玻璃光栅、红外光源、透镜、反射装置和照相机，两块透射式圆玻璃光栅对应固定在云台基座和云台转动体上；透镜和红外光源分别固定在云台基座上，红外光源通过透镜与云台转动体上的玻璃光栅相对应；反射装置对应于云台基座的玻璃光栅下方；照相机与反射装置相对应，照相机的输出端与控制系统相连接，照相机和反射装置分别固定在云台基座上。

所述反射装置为一个45°角的棱镜，照相机与棱镜的反射面相对应。

一种基于图像处理的透射式圆光栅云台的定位检测方法，包括：

a)、选取两块透射式圆玻璃光栅，一个作为指示光栅固定于云台基座上，另一个作为标尺光栅固定在云台转动体上。

b)、随着云台转动体的转动，红外光源照射玻璃光栅，照相机利用反射装置对两块玻璃光栅间的莫尔条纹图像进行采集。

c)、根据公式：Y＝0.259R+0.588G+0.124B，控制系统将采集到的彩色莫尔条纹图像转化成灰度图像。

d)、利用线性变换方式对灰度图像进行增强对比度的灰度拉伸。

e)、将灰度拉伸后的图像转化为黑白图像。

f)、对黑白图像进行扫描，完成对其中一块白色莫尔条纹区域的标记并截取，计算单个标记条纹区域内的白色像素的像素数，利用求和公式，推算出以莫尔条纹标记区域像素总数与标记区域面积A之间的关系式，即：

A=nΣi≥Tvi]]>

其中，n为单个莫尔条纹标记区域内图像像素总数，v_i为图像灰度级为i的像素出现的频率，T为灰度阈值。

g)、依据标记区域的面积A，定义反余弦函数计算出云台的转动角度θ，完成对云台转动位置的精确标定，

θ=arccosAAmax]]>

其中A_max为单个白色莫尔条纹区域的最大面积，其计算公式如下：

Amax=nmaxΣi≥Tvi]]>

其中n_max为白色莫尔条纹区域最大面积时图像像素总数。