[发明专利]一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置及驱鸟方法

权利要求书

1.一种基于模式识别的自动瞄准激光驱鸟装置，其特征在于：包括水平转台(1)、垂直转台(2)；所述垂直转台(2)设置在水平转台(1)上，且水平转台(1)与垂直转台(2)活动连接；所述垂直转台(2)内设置有摄像头(3)；所述垂直转台(2)上设置有激光器(4)。

2.根据权利要求1所述的自动瞄准激光驱鸟装置，其特征在于：所述摄像头(3)的轴线与和激光器(4)的轴线互相平行。

3.根据权利要求1或2所述的自动瞄准激光驱鸟装置，其特征在于：所述水平转台(1)、垂直转台(2)、摄像头(3)、激光器(4)均通过数据线与控制器连接。

4.根据权利要求3所述的自动瞄准激光驱鸟装置，其特征在于：所述控制器通过以太网与后台设备的服务器连接。

5.根据权利要求3所述的自动瞄准激光驱鸟装置，其特征在于：所述控制器为PC机或能够实现图像处理功能的嵌入式处理器。

6.一种基于模式识别的驱鸟方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、开始，打开水平转台电源、垂直转台电源、摄像头电源、激光器电源、和控制器；

b、程序初始化，对水平转台(1)、垂直转台(2)、控制器进行程序初始化；控制水平转台(1)和垂直转台(2)复位；使摄像头(3)和激光器(4)处于关闭状态；

c、启动摄像头(3)，摄像头(3)进入摄像模式；

d、按照设置路径扫描，控制器启动扫描路径程序，同时启动水平转台(1)和垂直转台(2)；水平转台(1)和垂直转台(2)带动摄像头(3)和激光器(4)按照扫描路径程序设定的路径进行扫描，摄像头(3)将采集的图像数据传送至控制器；

e、图像背景差分，控制器对接收到的图像数据进行背景差分处理；

f、是否有活动物体，根据步骤e中背景差分处理结果，判断是否存在移动的物体，如果存在移动的物体，则提取运动物体的图像数据，并进入步骤g；如果不存在移动的物体，则返回步骤d，继续扫描；

g、图形特征匹配，控制器将步骤f提取的运动物体图像数据结合控制器数据库中的鸟类特征图像进行图形特征匹配；

h、活动物体是否为鸟类，根据步骤g图形特征匹配的结果，如果是鸟类，则进入步骤i；如果不是鸟类，则返回步骤d，继续扫描；

i、执行驱鸟程序，驱鸟程序执行完成后返回步骤d，继续扫描。

7.根据权利要求6所述的基于模式识别的驱鸟方法，其特征在于：所述步骤i包括以下分步骤：

i1、开始，根据步骤d控制器接收到的图像数据，确定鸟类图像在采集图像中的位置；

i2、锁定目标，根据步骤i1确定的鸟类图像在采集图像中的位置，控制器驱动水平转台(1)和垂直转台(2)转动，水平转台(1)和垂直转台(2)带动摄像头(3)移动至鸟类图像位于采集图像上的瞄准中心位置，锁定目标；

i3、开启激光器(4)，控制器启动激光器(4)，对鸟类进行定点照射；

i4、跟踪目标，控制器启动跟踪目标程序，根据鸟类图像在采集图像中的位置，控制水平转台(1)和垂直转台(2)带动摄像头(3)转动，保持鸟类图像位于采集图像上的瞄准中心位置，并利用激光器(4)对鸟类进行定点照射；

i5、目标是否离开，摄像头(3)将采集的图像数据实时传送至控制器，控制器对摄像头(3)采集的图像数据进行背景差分处理和进行图形特征匹配，并根据背景差分处理结果和图形特征匹配结果判断鸟类是否离开探测区域，如果鸟类已经离开探测区域，控制器关闭激光器(4)，驱鸟程序结束；如果鸟类没有离开探测区域，则返回步骤i4，继续跟踪照射。

8.根据权利要求7所述的基于模式识别的驱鸟方法，其特征在于：所述步骤i2和步骤i4中根据鸟类图像在采集图像中的位置实现锁定目标和跟踪目标任务的过程包括以下分步骤：

①、开始，根据步骤i1确定的鸟类图像在采集图像中的位置，以采集图像上的瞄准中心位置为原点，建立直角坐标系，进而确定鸟类图像在直角坐标系中的坐标；

②、计算垂直偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像距采集图像中心位置的垂直距离；

③、计算水平偏离误差，根据步骤①确定的鸟类图像在直角坐标系中的坐标，计算鸟类图像距采集图像中心位置的水平距离；

④、通过PID计算垂直控制量，根据步骤②计算的鸟类图像距采集图像上的瞄准中心位置的垂直距离，通过PID计算出控制器应对垂直转台(2)输出的垂直控制量；

⑤、通过PID计算水平控制量，根据步骤③计算的鸟类图像距采集图像上的瞄准中心位置的水平距离，通过PID计算出控制器应对水平转台(1)输出的水平控制量；

⑥、垂直控制量输出，控制器根据步骤④得到的垂直控制量驱动垂直转台(2)；

⑦、水平控制量输出，控制器根据步骤⑤得到的水平控制量驱动水平转台(1)；

⑧、结束，垂直转台(2)和水平转台(1)根据控制器的指示旋转至鸟类图像位于采集图像上的瞄准中心位置，完成锁定目标或跟踪目标的任务。