CN110896331A - 一种测量天线工程参数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种测量天线工程参数的方法和装置，包括：获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的预定设备的姿态数据；从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。本发明实施例通过对预定设备拍摄的视频流数据进行抽帧处理，并结合预定设备的姿态数据来确定天线的工程参数，而不需要任何人工参与，避免了测量过程中人为因素对测量结果的影响，从而提高了测量准确性和效率。

Description

一种测量天线工程参数的方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及但不限于天线和图像处理技术，尤指一种测量天线工程参数的方法和装置。

背景技术

移动基站天线的工程参数对天线的电磁覆盖和通信***的网络优化有着决定性的影响，当天线的姿态因外部环境因素的影响而发生变化时，可能导致基站的覆盖范围发生变化，更严重地，可能导致部分位置产生信号盲区，同时造成严重的***内频率干扰。为了避免上述情况的发生，需要定期测量基站天线的工程参数来保证基站天线姿态的正确性。

目前测量基站天线工程参数的方式需要大量人工参与，导致测量的数据的准确性较低，并且效率比较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种测量天线工程参数的方法和装置，能够提高测量准确性和效率。

本发明实施例提供了一种测量天线工程参数的方法，包括：

获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的预定设备的姿态数据；

从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；

根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

在本发明实施例中，其中，所述根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；

当识别到的线段中存在满足第一预设条件的线段时，根据所述姿态数据确定所述方位角，并将所述姿态数据中的预定设备的位置信息作为所述天线的位置信息；

其中，所述满足第一预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的水平方向的夹角小于或等于第一角度阈值的线段。

在本发明实施例中，其中，所述根据姿态数据确定方位角包括：

将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和作为所述方位角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和、所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角和所述满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角之和作为所述方位角。

在本发明实施例中，所述根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；当识别到的线段中存在满足第二预设条件的线段时，根据所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角确定所述下倾角，并将所述姿态信息中的预定设备的高度作为所述天线的挂高；

其中，所述满足第二预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的垂直方向的夹角小于或等于第二角度阈值的线段。

在本发明实施例中，所述根据满足第二预设条件的线段与子图像的垂直方向的夹角确定下倾角包括：

将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角作为所述下倾角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角与所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角之差作为所述下倾角。

本发明实施例提出了一种测量天线工程参数的装置，包括：

第一获取模块，用于获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的姿态数据；

第二获取模块，用于从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；

确定模块，用于根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

本发明实施例提出了一种测量天线工程参数的装置，包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述任一种测量天线工程参数的方法的步骤。

本发明实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种测量天线工程参数的方法的步骤。

本发明实施例包括：获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的预定设备的姿态数据；从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。本发明实施例通过对预定设备拍摄的视频流数据进行抽帧处理，并结合预定设备的姿态数据来确定天线的工程参数，而不需要任何人工参与，避免了测量过程中人为因素对测量结果的影响，从而提高了测量准确性和效率。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例技术方案的限制。

图1为本发明一个实施例提出的测量天线工程参数的方法的流程图；

图2为本发明实施例无人机俯视拍摄天线的姿态示意图；

图3为本发明实施例成像原理示意图；

图4为本发明实施例天线俯仰角测量示意图；

图5为本发明另一个实施例提出的测量天线工程参数的装置的结构组成示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

参见图1，本发明一个实施例提出了一种测量天线工程参数的方法，包括：

步骤100、获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的预定设备的姿态数据。

在本发明实施例中，预定设备可以是无人机，或者是移动终端。

在本发明实施例中，预定设备的姿态数据包括：指南针信息、预定设备的姿态角、预定设备的位置信息、预定设备的高度。

其中，指南针信息表示的是预定设备的方位，即东南西北方位，一般情况下，指南针信息采用与正北方向的夹角来表示，0～90°表示正北到正东方向之间的任意一个方位，90～180°表示正东到正南之间的任意一个方位，180～270°表示正南到正西之间的任意一个方位，270～360°表示正西到正北之间的任意一个方位，根据角度值即可推算出具体的方位。

当预定设备为无人机时，还包括云台的姿态角。

其中，姿态角包括横滚角、俯仰角和偏航角。

其中，位置信息包括经度和纬度。

在本发明实施例中，当预定设备为无人机时，无人机拍摄的视频流数据可以实时传输到移动终端中进行处理；当预定设备为移动终端时，移动终端可以直接将拍摄的视频流数据进行实时处理。

在本发明实施例中，预定设备拍摄的视频流数据和预定设备的姿态数据均是实时更新的，因此，在相邻两次获得预定设备的姿态数据期间，以最后一次获得的预定设备的姿态数据为准。

步骤101、从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像。

在本发明实施例中，预设区域可以由用户设置，并且在获取视频流数据时，将天线置于预设区域内，需要说明的是，整个天线均需要置于预设区域内。

当预定设备为无人机时，可以在移动终端上显示无人机实时传输过来的视频流数据，当天线没有置于预设区域内或者只是部分天线置于预设区域内时，移动终端可以基于用户的控制指令控制无人机移动，使得整个天线置于预设区域内。

在本发明实施例中，在从视频流数据中抽取预设帧图像时，可以随意抽取图像，本发明实施例对此不作限定。

步骤102、根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

在本发明实施例中，根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；当识别到的线段中存在满足第一预设条件的线段时，根据所述姿态数据确定所述方位角，并将所述姿态数据中的预定设备的位置信息作为所述天线的位置信息；其中，所述满足第一预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的水平方向的夹角小于或等于第一角度阈值的线段。

其中，可以采用本领域技术人员熟知的技术手段从子图像中识别线段，具体的识别方法不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

其中，根据姿态数据确定方位角包括：

将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和作为所述方位角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和、所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角和所述满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角之和作为所述方位角。

其中，当朝着无人机的正前方观察时，如果无人机沿着顺时针方向旋转，则无人机的横滚角为正；如果无人机沿着逆时针方向旋转，则无人机的横滚角为负。

同样，如果云台沿着顺时针方向旋转，则云台的横滚角为正；如果云台沿着逆时针方向旋转，则云台的横滚角为负。

同样，如果满足第一预设条件的线段沿着顺时针方向旋转，则满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角为正；如果满足第一预设条件的线段沿着逆时针方向旋转，则满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角为负。

在本发明另一个实施例中，当识别到的线段中不存在满足第一预设条件的线段时，说明拍摄的画面不符合计算天线的工程参数的要求，需要改变拍摄角度，这时，可以通过移动预定设备来改变拍摄角度，当预定设备为无人机时，可以通过移动终端来控制无人机改变拍摄角度；当预定设备为移动设备时，可以由用户移动移动设备来改变拍摄角度。

下面简单介绍上述方位角的确定方法的原理。

当子图像中存在最长且与子图像的水平方向平行的线段(即与子图像的水平方向的夹角为0°)时，相机俯视拍摄天线，如图2所示，可以分别过无人机做一个中分的平面，即平面O，过天线做一个中分的平面，即平面P。由于无人机上的相机只是上下移动，因此，平面O也平分相机，因而与真实成像平面G垂直。

另外，平面P垂直于天线上的线段L，如图2所示，在拍摄时，为了使用预定设备的朝向的反方向(即上述姿态数据中的指南针信息与180°之和)来表示天线的方位角，则平面O必须与平面P平行，那么线段L垂直于平面O。

由于成像平面G垂直于平面O，因此，线段L平行于成像平面G。

如图3所示，由于光学***所成的像为倒像，为了方便观察，可以将所成的向投影到与成像平面G关于光心C点的对称成像面G’，所以线段L平行于对称成像面G’，这样，线段L在对称成像面G’上的投影即为正像。线段L在对称成像面G’上的投影为线段L’，所以线段L’平行于线段L，线段L’垂直于平面O。而对称成像面G’中的图像坐标x轴也垂直于平面O。所以，最终有线段L’平行于x轴。

所以，当天线顶部的线段L在图像中的像L’与x轴(也就是上述子图像的水平方向)平行时，此时预定设备正对天线，预定设备的朝向的反方向为天线的方位角。

当然，在实际拍摄过程中，由于预定设备本身的偏差导致平面O与平面P不平行，从而带来测量误差，当预定设备为无人机时，主要有以下的偏差：

无人机上的云台的横滚角的偏移导致拍摄的画面的旋转；

无人机本身飞行状态的倾斜导致拍摄的画面的旋转；

从子图像中识别到的线段自身的倾斜。

上述偏差中，由于无人机上的云台的横滚角的偏移导致的测量误差可以通过云台的横滚角来进行补偿，由于无人机本身飞行状态的倾斜导致的测量误差可以通过无人机的横滚角来进行补偿，由于从子图像中识别到的线段自身的倾斜导致的测量误差可以通过该线段与子图像的水平方向的夹角来进行补偿。因此可以得出天线的方位角为姿态数据中的指南针信息与180°之和、所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角和所述满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角之和。

在本发明实施例中，根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；当识别到的线段中存在满足第二预设条件的线段时，根据所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角确定所述下倾角，并将所述姿态信息中的预定设备的高度作为所述天线的挂高；

其中，所述满足第二预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的垂直方向的夹角小于或等于第二角度阈值的线段。

其中，根据满足第二预设条件的线段与子图像的垂直方向的夹角确定下倾角包括：

将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角作为所述下倾角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角与所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角之差作为所述下倾角。

其中，当朝着无人机的正前方观察时，如果无人机沿着顺时针方向旋转，则无人机的横滚角为正；如果无人机沿着逆时针方向旋转，则无人机的横滚角为负。

同样，如果云台沿着顺时针方向旋转，则云台的横滚角为正；如果云台沿着逆时针方向旋转，则云台的横滚角为负。

在本发明另一个实施例中，当识别到的线段中不存在满足第二预设条件的线段时，说明拍摄的画面不符合计算天线的工程参数的要求，需要改变拍摄角度，这时，可以通过移动预定设备来改变拍摄角度，当预定设备为无人机时，可以通过移动终端来控制无人机改变拍摄角度；当预定设备为移动设备时，可以由用户移动移动设备来改变拍摄角度。

下面简单介绍上述下倾角的确定方法的原理。

对子图像进行识别，识别子图像中最长且与垂直方向的夹角不大于第二角度阈值(如21°)的线段作为天线的侧边即线段K。

在通过无人机测量天线的下倾角(也称为俯仰角)时，无人机上的相机水平拍摄，无人机需要正对天线的侧面。如图4所示，平面D为天线的内面即安装固定装置的面。此时，平面D垂直于相机的成像平面G，所以平面D与对称成像面G’也垂直，天线顶部线段L也垂直于对称成像面G’。图4中侧边线K则平行于对称成像面G’。则通过图3显然得出，对称成像面G’上的投影K’平行于线段K。图4中，直线M为垂直于地面的直线，显然直线M平行于对称成像面G’。所以，直线M在对称成像面G’上的投影M’平行于直线M，且显然有直线M’平行于图像坐标系的y轴。所以，线段K与直线M的夹角即为俯仰角，可以通过计算投影K’与y轴的夹角得到。

当然，在实际拍摄过程中，由于预定设备本身的偏差会带来测量误差，当预定设备为无人机时，主要有以下的偏差：

无人机上的云台的横滚角的偏移导致拍摄的画面的旋转；

无人机本身飞行状态的倾斜导致拍摄的画面的旋转。

上述偏差中，由于无人机上的云台的横滚角的偏移导致的测量误差可以通过云台的横滚角来进行补偿，由于无人机本身飞行状态的倾斜导致的测量误差可以通过无人机的横滚角来进行补偿。因此可以得出天线的下倾角为满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角与所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角之差。

本发明实施例所使用的无人机属于大疆无人机精灵系列，云台的角度抖动量0.02°，根据上面计算分析来看，该抖动量较小，对测量结果几乎没有影响。飞行时，无人机的悬停精度在垂直方向上为0.1m，该值也较小，无论是俯仰角测量还是方位角测量，对投影后的结果影响都不大，对最终的计算误差影响经分析在0.05°以内，几乎没有影响。无人机的指南针精度在0.01°，对最终测量所得方位角误差也几乎没有影响。

本发明实施例通过对预定设备拍摄的视频流数据进行抽帧处理，并结合预定设备的姿态数据来确定天线的工程参数，而不需要任何人工参与，避免了测量过程中人为因素对测量结果的影响，从而提高了测量准确性和效率。

参见图5，本发明另一个实施例提出了一种测量天线工程参数的装置，包括：

第一获取模块501，用于获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的姿态数据；

第二获取模块502，用于从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；

确定模块503，用于根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

在本发明实施例中，确定模块503具体用于：

从所述子图像中识别线段；

当识别到的线段中存在满足第一预设条件的线段时，根据所述姿态数据确定所述方位角，并将所述姿态数据中的预定设备的位置信息作为所述天线的位置信息；

其中，所述满足第一预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的水平方向的夹角小于或等于第一角度阈值的线段。

在本发明实施例中，确定模块503具体用于采用以下方式实现根据姿态数据确定方位角：

将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和作为所述方位角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和、所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角和所述满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角之和作为所述方位角。

在本发明实施例中，确定模块503具体用于：

从所述子图像中识别线段；当识别到的线段中存在满足第二预设条件的线段时，根据所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角确定所述下倾角，并将所述姿态信息中的预定设备的高度作为所述天线的挂高；

其中，所述满足第二预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的垂直方向的夹角小于或等于第二角度阈值的线段。

在本发明实施例中，确定模块503具体用于采用以下方式实现根据满足第二预设条件的线段与子图像的垂直方向的夹角确定下倾角：

将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角作为所述下倾角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角与所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角之差作为所述下倾角。

上述测量天线工程参数的装置的具体实现过程与前述实施例测量天线工程参数的方法的具体实现过程相同，这里不再赘述。

本发明另一个实施例提出了一种测量天线工程参数的装置，包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述任一种测量天线工程参数的方法的步骤。

本发明另一个实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种测量天线工程参数的方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种测量天线工程参数的方法，包括：

获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的预定设备的姿态数据；

从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；

根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；

当识别到的线段中存在满足第一预设条件的线段时，根据所述姿态数据确定所述方位角，并将所述姿态数据中的预定设备的位置信息作为所述天线的位置信息；

其中，所述满足第一预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的水平方向的夹角小于或等于第一角度阈值的线段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述根据姿态数据确定方位角包括：

将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和作为所述方位角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述姿态数据中的指南针信息与180°之和、所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角和所述满足第一预设条件的线段与所述子图像的水平方向的夹角之和作为所述方位角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据子图像和姿态数据确定天线的工程参数包括：

从所述子图像中识别线段；当识别到的线段中存在满足第二预设条件的线段时，根据所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角确定所述下倾角，并将所述姿态信息中的预定设备的高度作为所述天线的挂高；

其中，所述满足第二预设条件的线段包括：最长且与所述子图像的垂直方向的夹角小于或等于第二角度阈值的线段。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据满足第二预设条件的线段与子图像的垂直方向的夹角确定下倾角包括：

将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角作为所述下倾角；

或者，当所述预定设备为无人机时，将所述满足第二预设条件的线段与所述子图像的垂直方向的夹角与所述姿态数据中的云台的横滚角、所述姿态数据中的无人机的横滚角之差作为所述下倾角。

6.一种测量天线工程参数的装置，包括：

第一获取模块，用于获取预定设备拍摄的视频流数据和对应的姿态数据；

第二获取模块，用于从所述视频流数据中抽取预设帧图像，从所抽取的图像中获取预设区域内的子图像；

确定模块，用于根据所述子图像和所述姿态数据确定天线的工程参数；其中，所述工程参数包括以下至少之一：下倾角、方位角、挂高、位置信息。

7.一种测量天线工程参数的装置，包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令被所述处理器执行时，实现如权利要求1～5任一项所述的测量天线工程参数的方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～5任一项所述的测量天线工程参数的方法的步骤。

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