[发明专利]一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法

权利要求书

1.一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，上位机发送拼接指令给拼接模块，拼接模块接收到拼接命令的时刻，作为拼接开始的起始时刻，拼接模块此时采集的码盘传送的伺服系统的位置信息，作为拼接动作开始的起始位置和拼接判断到位信号，拼接模块向伺服控制器发送拼接命令，伺服系统开始执行拼接动作，图像拼接时伺服转台启动进行匀速圆周运动，伺服控制器采集光纤陀螺给出的当前伺服运行速度信息并对速度环进行控制，经拼接控制算法后形成电机控制量，由此驱动电机进行图像拼接；图像拼接模块根据目前的方位视场大小，判断伺服旋转的角度略小于方位视场角时，然后对图像重叠部分进行比对，最后将重叠部分进行对齐完成拼接，从而形成一幅完整的图像，其特征在于，在对伺服系统中电机的控制方法为：

在图像拼接过程中，由于伺服方位旋转过程中，伺服系统会出现速度不均匀现象，如果拼接速度快，会造成在相同的拼接角度下，相机曝光时间小于相机最小曝光时间要求，完成拼接的图像有明显的阶梯状的拼接痕迹，和亮暗条纹；其中阶梯状拼接如图1所示，亮暗条纹如图2所示。

伺服控制器捕捉送出的PWM波形，判断PWM波形符号，如果为负，则将其变为正值，控制电机反转；

根据PWM波形的取值对电机自身参数优化控制，具体为：PWM取值范围在100～200之内时，PWM输出为零，否则偏置设置为10～50输出；

根据PWM波形的取值对电机最大速度进行优化控制，具体为：PWM大于临界值6000时，PWM输出为6000；不大于临界值6000时，PWM波形直接输出；

完成电机控制信号PWM优化后，将优化后电机控制信号PWM波形输出给电机，由此实现图像拼接。

2.如权利要求1所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，在图像拼接开始时，将角度传感器信号直接传送给图像拼接模块，保证信号采集的同步。

3.如权利要求1所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述码盘的性能参数为：

电源电压：DC5V±10％；

功率：≤1.25W；

工作温度：-40℃～80℃；

精度：±2.69角秒；

输出方式：BISS；

2.69角秒＝0.013mrad。

4.如权利要求1所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，方位测速元件选择光纤陀螺。

5.如权利要求4所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述光纤陀螺指标如下：

a)测量范围：-200(°)/s～+200(°)/s；

b)全温零偏稳定性(1σ)：≤10(°)/h；

c)全温零偏重复性(1σ)：≤10(°)/h；

d)标度因数非线性度(1σ)：不大于400ppm；

e)标度因数不对称性(1σ)：不大于400ppm；

f)标度因数重复性(1σ)：不大于400ppm；

g)随机游走系数：不大于0.1(°)/h1/2；

h)带宽：大于300Hz；

i)启动时间：5s；

j)输出方式：RS422串口；

k)输出频率：0.25ms，4kHz。

6.如权利要求1所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，俯仰测速元件选择双轴MEMS陀螺。

7.如权利要求6所述的一种潜水成像系统高速无缝图像拼接中伺服控制方法，其特征在于，所述MEMS陀螺指标如下：

a)测量范围：-300(°)/s～+300(°)/s；

b)零偏稳定性(1σ)：≤10(°)/h；

c)零偏重复性(1σ)：≤10(°)/h；

d)带宽：大于150Hz；

e)分辨率：0.01°/s；

f)启动时间：1s；

g)稳定时间：6s；

h)输出方式：RS422串口；

i)输出频率：0.25ms，4kHz。