CN112350775A - 一种基于机器视觉的fso通信***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的FSO通信***及方法，***包括：第一通信端、第二通信端、摄像装置、处理器、控制器、云台、第一信标光镜头、第二信标光镜头和信标光处理器。本发明通过摄像装置进行图像采集，通过处理器对采集的图像进行处理，识别出另一通信端的位置，并计算两个通信端FSO镜头之间的偏移角度，并通过控制器控制云台以使两个通信端FSO镜头之间的偏移角度满足初始条件，即能够通过摄像装置、处理器和控制器实现快速的两个通信端的捕获、跟踪和初步对准；在初步对准后，再通过两个通信端安装的信标光镜头产生的信标光，通过信标光处理器和控制器实现两个通信端的精确对准，进而能够有效的实现两个通信端之间的FSO通信。

Description

一种基于机器视觉的FSO通信***及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的FSO(Free SpaceOptical，自由空间光)通信***及方法。

背景技术

当今世界是一个数据化、信息化、智能化的世界，需要各种手段来保障数据实时有效地进行通信，尤其是大带宽、低时延的无线通信。FSO采用载频更高的光作为信息载体来取代射频/微波链路，是一种非常具有前景的无线通信技术。光谱的高带宽具有高数据速率、超过300GHz的频谱免费自由不受限，高安全性，易部署等优点，是一种天然的大带宽无线通信方案。

然而，FSO是一种LoS(Line of Sight，点对点视距)通信，不仅中间不能有障碍物阻挡光的传播，而且由于FSO的信号光发散角和接收视场角较小，需要收发两端能有比较精确的对准，才能顺利地进行FSO通信。现有方案一般是通过增加信标光的方式，来辅助收发两端来对彼此的信标光进行搜寻，从而实现自动捕获、跟踪和对准。但是，由于信标光光发散角和接收视场角有限，因此容易出现对准时间长、跟踪效果不稳定等问题。

因此，如何快速有效的实现收发端的捕获、跟踪和对准，是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于机器视觉的FSO通信***，能够快速有效的实现收发端的捕获、跟踪和对准，进而能够有效的实现FSO通信。

本发明提供了一种基于机器视觉的FSO通信***，包括：第一通信端、第二通信端、摄像装置、处理器、控制器、云台、第一信标光镜头、第二信标光镜头和信标光处理器；其中：

所述第一通信端和所述第二通信端分别安装在所述云台上；

所述摄像装置安装在所述第一通信端，用于采集图像，并将采集到的所述图像发送至与其连接的所述处理器；

所述处理器，用于从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，基于所述第二通信端的位置计算所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断所述偏转角度是否小于等于预设阈值；

所述控制器，用于当所述偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

所述第一信标光镜头安装在所述第一通信端，用于产生信标光；

所述第二信标光镜头安装在所述第二通信端，用于产生信标光；

所述信标光处理器分别与所述第一信标光镜头和所述第二信标光镜头相连，用于在所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，判断所述第一信标光镜头是否捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光；

所述控制器，还用于当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

优选地，所述***还包括：

安装在所述第二通信端的，用于产生热辐射信号的热辐射装置。

优选地，所述处理器在执行从所述图像中识别出所述第二通信端的位置时，具体用于：

基于所述热辐射装置产生的热辐射信号，从所述图像中识别出所述第二通信端的位置。

优选地，所述控制器在执行当所述偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，具体用于：

当所述偏转角度大于预设阈值时，以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。

优选地，所述控制器在执行当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，具体用于：

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，以细步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

一种基于机器视觉的FSO通信方法，应用于基于机器视觉的FSO通信***，所述***包括：第一通信端、第二通信端、摄像装置、处理器、控制器、云台、第一信标光镜头、第二信标光镜头和信标光处理器；所述方法包括：通过安装在所述第一通信端的摄像装置采集图像，并将采集到的所述图像发送至与其连接的所述处理器；

通过所述处理器从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，基于所述第二通信端的位置计算所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断所述偏转角度是否小于等于预设阈值；

当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，通过所述光标处理器判断所述第一信标光镜头是否捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光；

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

优选地，所述方法还包括：

通过安装在所述第二通信端的热辐射装置产生热辐射信号。

优选地，所述通过所述处理器从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，包括：

所述处理器基于所述热辐射装置产生的热辐射信号，从所述图像中识别出所述第二通信端的位置。

优选地，当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值，包括：

当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。

优选地，当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光，包括：

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器以细步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

综上所述，本发明公开了一种基于机器视觉的FSO通信***，通过摄像装置进行图像采集，同时，通过处理器对摄像装置采集的图像进行处理，识别出另一通信端的位置，并计算两个通信端FSO镜头之间的偏移角度，并通过控制器控制云台以使两个通信端FSO镜头之间的偏移角度满足初始条件，即本发明能够通过摄像装置、处理器和控制器实现快速的两个通信端的捕获、跟踪和初步对准；在初步对准后，然后再通过两个通信端安装的信标光镜头产生的信标光，通过信标光处理器和控制器实现两个通信端的精确对准，进而能够有效的实现两个通信端之间的FSO通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信***实施例1的结构示意图；

图2为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信***实施例2的结构示意图；

图3为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信方法实施例1的方法流程图；

图4为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信方法实施例1的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信***实施例1的结构示意图，所述***可以包括：第一通信端101、第二通信端102、摄像装置103、处理器104、控制器105、云台106、第一信标光镜头107、第二信标光镜头108和信标光处理器109；其中：

第一通信端101和第二通信端102分别安装在云台106上；

摄像装置103安装在第一通信端101，用于采集图像，并将采集到的图像发送至与其连接的处理器104；

处理器104，用于从图像中识别出第二通信端102的位置，基于第二通信端的位置计算第一通信端101的FSO镜头与第二通信端102的FSO镜头的偏转角度，并判断偏转角度是否小于等于预设阈值；

控制器105，用于当偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台106转动，以使第一通信端101的FSO镜头与第二通信端102的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

第一信标光镜头107安装在第一通信端101，用于产生信标光；

第二信标光镜头108安装在第二通信端102，用于产生信标光；

信标光处理器109分别与第一信标光镜头107和第二信标光镜头108相连，用于在第一通信端101的FSO镜头与第二通信端102的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，判断第一信标光镜头107是否捕获到第二信标光镜108头产生的信标光；

控制器105，还用于当第一信标光镜头107未捕获到第二信标光镜头108产生的信标光时，控制与其连接的云台106转动，以使第一信标光镜头107捕获到第二信标光镜头108产生的信标光。

上述实施例公开的基于机器视觉的FSO通信***的工作原理为：当***中的第一通信端和第二通信端需要实现FSO通信时，首先通过安装在第一通信端的摄像装置进行图像采集，摄像装置拥有较大的接收视场，可对可见光和红外光进行成像，像“人眼”一样可以看到某个大广角范围内的所有事物；

当通过摄像装置采集到图像后，进一步通过处理器对摄像装置采集到的图像进行图像识别，快速的从图像中定位到第一通信端对面的第二通信端的位置，然后根据定位到的第二通信端的位置，实时的计算出第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断计算出的偏转角度是否小于等于预设阈值，当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器对云台进行控制，快速调整云台的转向，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，进一步控制安装在第一通信端的第一信标光镜头和安装在第二通信端的第二信标光镜头产生信标光，并通过与第一信标光镜头和第二信标光镜头相连的信标光处理器判断判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，表明此时第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头还未完全对准，此时，通过控制器控制云台运动，使第一通信端和第二通信端的信标光不停的对平面空间进行左右和上下扫描(例如，Z形扫描或螺旋扫描)，以使第一信标光镜头和第二信标光镜头能彼此捕获到对方的信标光；在第一信标光镜头和第二信标光镜头彼此捕获到对方的信标光时，第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头能够较为准确的对准。

需要说明的是，在上述实施例中，第一通信端可以为FSO通信发送端，也可以为FSO通信接收端，当第一通信端为FSO通信发送端时，第二通信端为FSO通信接收端；当第一通信端为FSO通信接收端时，第二通信端为FSO通信发送端。

综上所述，在上述实施例中，通过摄像装置进行图像采集，同时，通过处理器对摄像装置采集的图像进行处理，识别出另一通信端的位置，并计算两个通信端FSO镜头之间的偏移角度，并通过控制器控制云台以使两个通信端FSO镜头之间的偏移角度满足初始条件，即本发明能够通过摄像装置、处理器和控制器实现快速的两个通信端的捕获、跟踪和初步对准；在初步对准后，然后再通过两个通信端安装的信标光镜头产生的信标光，通过信标光处理器和控制器实现两个通信端的精确对准，进而能够有效的实现两个通信端之间的FSO通信。

如图2所示，为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信***实施例2的结构示意图，所述***可以包括：第一通信端201、第二通信端202、摄像装置203、处理器204、控制器205、云台206、第一信标光镜头207、第二信标光镜头208、信标光处理器209和热辐射装置210；其中：

热辐射装置210安装在第二通信端202，用于产生热辐射信号；

第一通信端201和第二通信端202分别安装在云台206上；

摄像装置203安装在第一通信端201，用于采集图像，并将采集到的图像发送至与其连接的处理器204；

处理器204，用于基于热辐射装置210产生的热辐射信号，从图像中识别出第二通信端202的位置，基于第二通信端的位置计算第一通信端201的FSO镜头与第二通信端202的FSO镜头的偏转角度，并判断偏转角度是否小于等于预设阈值；

控制器205，用于当偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台206转动，以使第一通信端201的FSO镜头与第二通信端202的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

第一信标光镜头207安装在第一通信端201，用于产生信标光；

第二信标光镜头208安装在第二通信端202，用于产生信标光；

信标光处理器209分别与第一信标光镜头207和第二信标光镜头208相连，用于在第一通信端201的FSO镜头与第二通信端202的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，判断第一信标光镜头207是否捕获到第二信标光镜208头产生的信标光；

控制器205，还用于当第一信标光镜头207未捕获到第二信标光镜头208产生的信标光时，控制与其连接的云台206转动，以使第一信标光镜头207捕获到第二信标光镜头208产生的信标光。

上述实施例公开的基于机器视觉的FSO通信***的工作原理为：当***中的第一通信端和第二通信端需要实现FSO通信时，首先，安装在第二通信端的热辐射装置为第二通信端产生热辐射信号，同时通过安装在第一通信端的摄像装置进行图像采集，摄像装置拥有较大的接收视场，可对可见光和红外光进行成像，像“人眼”一样可以看到某个大广角范围内的所有事物；

当通过摄像装置采集到图像后，进一步通过处理器基于采集到的图像中的热辐射信号进行图像识别，快速的从图像中定位到第一通信端对面的第二通信端的位置，通过热辐射装置产生的热辐射信号，处理器在进行图像处理时，能够在黑暗等复杂环境中更加快速的定位到第二通信端的位置；然后根据定位到的第二通信端的位置，实时的计算出第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断计算出的偏转角度是否小于等于预设阈值，当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器对云台进行控制，快速调整云台的转向，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，进一步控制安装在第一通信端的第一信标光镜头和安装在第二通信端的第二信标光镜头产生信标光，并通过与第一信标光镜头和第二信标光镜头相连的信标光处理器判断判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，表明此时第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头还未完全对准，此时，通过控制器控制云台运动，使第一通信端和第二通信端的信标光不停的对平面空间进行左右和上下扫描(例如，Z形扫描或螺旋扫描)，以使第一信标光镜头和第二信标光镜头能彼此捕获到对方的信标光；在第一信标光镜头和第二信标光镜头彼此捕获到对方的信标光时，第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头能够较为准确的对准。

需要说明的是，在上述实施例中，第一通信端可以为FSO通信发送端，也可以为FSO通信接收端，当第一通信端为FSO通信发送端时，第二通信端为FSO通信接收端；当第一通信端为FSO通信接收端时，第二通信端为FSO通信发送端。

综上所述，本实施例在上述实施例的基础上，进一步在第二通信端安装了热辐射装置，通过热辐射装置为第二通信端产生热辐射信号，通过产生的热辐射信号，处理器在对摄像装置采集的图像进行处理时，能够在黑暗等复杂环境中更加快速的定位到第二通信端的位置，进一步提升了第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头对准的效率。需要说明的是，在上述实施例中，在视场环境较好的时候，例如，白天天气晴朗时，可以选择不用开启热辐射装置，此时摄像装置也可以采集到第二通信端较好的图像；当在雾霾天或黑夜等视场环境不太好时，此时通过开启热辐射装置，为第二通信端产生热辐射信号，能够帮助摄像装置对第二通信端进行定位捕捉。

具体的，在上述实施例中，为了便于机器视觉的检测算法(例如，边缘检测算法等)能够快速的对第二通信端进行识别定位，可以进一步对第二通信端在颜色、外观上进行一定的设计，使其能够区别于所处的背景环境。

具体的，在上述实施例中，摄像装置可以为热成像摄像头、鱼眼摄像头等。

具体的，在上述实施例中，热辐射装置可以为电热平板、热红外灯珠等。

具体的，在上述实施例中，控制器在执行当偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，具体可以是，当偏转角度大于预设阈值时，控制器以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。以粗步长控制云台转动，能够减少第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头初步对准的时间。

具体的，在上述实施例中，控制器在执行当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，具体可以是，当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，控制器以细步长控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光。以细步长控制云台转动，能够使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头对准得更加精准。

如图3所示，为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信方法实施例1方法流程图，所述方法应用于基于机器视觉的FSO通信***，如图1所示，所基于机器视觉的FSO通信可以包括：第一通信端101、第二通信端102、摄像装置103、处理器104、控制器105、云台106、第一信标光镜头107、第二信标光镜头108和信标光处理器109；所述方法可以包括以下步骤：

S301、通过安装在第一通信端的摄像装置采集图像，并将采集到的图像发送至与其连接的处理器；

当***中的第一通信端和第二通信端需要实现FSO通信时，首先通过安装在第一通信端的摄像装置进行图像采集，摄像装置拥有较大的接收视场，可对可见光和红外光进行成像，像“人眼”一样可以看到某个大广角范围内的所有事物；

S302、通过处理器从图像中识别出第二通信端的位置，基于第二通信端的位置计算第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断偏转角度是否小于等于预设阈值；

当通过摄像装置采集到图像后，进一步通过处理器对摄像装置采集到的图像进行图像识别，快速的从图像中定位到第一通信端对面的第二通信端的位置，然后根据定位到的第二通信端的位置，实时的计算出第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断计算出的偏转角度是否小于等于预设阈值；

S303、当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器控制与其连接的云台转动，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器对云台进行控制，快速调整云台的转向，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

S304、当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，通过光标处理器判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，进一步控制安装在第一通信端的第一信标光镜头和安装在第二通信端的第二信标光镜头产生信标光，并通过与第一信标光镜头和第二信标光镜头相连的信标光处理器判断判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

S305、当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，通过控制器控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光。

当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，表明此时第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头还未完全对准，此时，通过控制器控制云台运动，使第一通信端和第二通信端的信标光不停的对平面空间进行左右和上下扫描(例如，Z形扫描或螺旋扫描)，以使第一信标光镜头和第二信标光镜头能彼此捕获到对方的信标光；在第一信标光镜头和第二信标光镜头彼此捕获到对方的信标光时，第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头能够较为准确的对准。

需要说明的是，在上述实施例中，第一通信端可以为FSO通信发送端，也可以为FSO通信接收端，当第一通信端为FSO通信发送端时，第二通信端为FSO通信接收端；当第一通信端为FSO通信接收端时，第二通信端为FSO通信发送端。

综上所述，在上述实施例中，通过摄像装置进行图像采集，同时，通过处理器对摄像装置采集的图像进行处理，识别出另一通信端的位置，并计算两个通信端FSO镜头之间的偏移角度，并通过控制器控制云台以使两个通信端FSO镜头之间的偏移角度满足初始条件，即本发明能够通过摄像装置、处理器和控制器实现快速的两个通信端的捕获、跟踪和初步对准；在初步对准后，然后再通过两个通信端安装的信标光镜头产生的信标光，通过信标光处理器和控制器实现两个通信端的精确对准，进而能够有效的实现两个通信端之间的FSO通信。

如图4所示，为本发明公开的一种基于机器视觉的FSO通信方法实施例2方法流程图，所述方法应用于基于机器视觉的FSO通信***，如图2所示，所基于机器视觉的FSO通信可以包括：第一通信端201、第二通信端202、摄像装置203、处理器204、控制器205、云台206、第一信标光镜头207、第二信标光镜头208、信标光处理器209和热辐射装置210；所述方法可以包括以下步骤：

S401、通过安装在第二通信端的热辐射装置产生热辐射信号；

当***中的第一通信端和第二通信端需要实现FSO通信时，首先，安装在第二通信端的热辐射装置为第二通信端产生热辐射信号；

S402、通过安装在第一通信端的摄像装置采集图像，并将采集到的图像发送至与其连接的处理器；

同时通过安装在第一通信端的摄像装置进行图像采集，摄像装置拥有较大的接收视场，可对可见光和红外光进行成像，像“人眼”一样可以看到某个大广角范围内的所有事物；

S403、通过处理器基于热辐射装置产生的热辐射信号，从图像中识别出第二通信端的位置，基于第二通信端的位置计算第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断偏转角度是否小于等于预设阈值；

当通过摄像装置采集到图像后，进一步通过处理器基于采集到的图像中的热辐射信号进行图像识别，快速的从图像中定位到第一通信端对面的第二通信端的位置，通过热辐射装置产生的热辐射信号，处理器在进行图像处理时，能够在黑暗等复杂环境中更加快速的定位到第二通信端的位置；然后根据定位到的第二通信端的位置，实时的计算出第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断计算出的偏转角度是否小于等于预设阈值；

S404、当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器控制与其连接的云台转动，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当偏转角度大于预设阈值时，通过控制器对云台进行控制，快速调整云台的转向，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

S405、当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，通过光标处理器判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

当第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，进一步控制安装在第一通信端的第一信标光镜头和安装在第二通信端的第二信标光镜头产生信标光，并通过与第一信标光镜头和第二信标光镜头相连的信标光处理器判断判断第一信标光镜头是否捕获到第二信标光镜头产生的信标光；

S406、当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，通过控制器控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光。

当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，表明此时第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头还未完全对准，此时，通过控制器控制云台运动，使第一通信端和第二通信端的信标光不停的对平面空间进行左右和上下扫描(例如，Z形扫描或螺旋扫描)，以使第一信标光镜头和第二信标光镜头能彼此捕获到对方的信标光；在第一信标光镜头和第二信标光镜头彼此捕获到对方的信标光时，第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头能够较为准确的对准。

需要说明的是，在上述实施例中，第一通信端可以为FSO通信发送端，也可以为FSO通信接收端，当第一通信端为FSO通信发送端时，第二通信端为FSO通信接收端；当第一通信端为FSO通信接收端时，第二通信端为FSO通信发送端。

综上所述，本实施例在上述实施例的基础上，进一步在第二通信端安装了热辐射装置，通过热辐射装置为第二通信端产生热辐射信号，通过产生的热辐射信号，处理器在对摄像装置采集的图像进行处理时，能够在黑暗等复杂环境中更加快速的定位到第二通信端的位置，进一步提升了第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头对准的效率。需要说明的是，在上述实施例中，在视场环境较好的时候，例如，白天天气晴朗时，可以选择不用开启热辐射装置，此时摄像装置也可以采集到第二通信端较好的图像；当在雾霾天或黑夜等视场环境不太好时，此时通过开启热辐射装置，为第二通信端产生热辐射信号，能够帮助摄像装置对第二通信端进行定位捕捉。

具体的，在上述实施例中，为了便于机器视觉的检测算法(例如，边缘检测算法等)能够快速的对第二通信端进行识别定位，可以进一步对第二通信端在颜色、外观上进行一定的设计，使其能够区别于所处的背景环境。

具体的，在上述实施例中，摄像装置可以为热成像摄像头、鱼眼摄像头等。

具体的，在上述实施例中，热辐射装置可以为电热平板、热红外灯珠等。

具体的，在上述实施例中，控制器在执行当偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，具体可以是，当偏转角度大于预设阈值时，控制器以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。以粗步长控制云台转动，能够减少第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头初步对准的时间。

具体的，在上述实施例中，控制器在执行当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，具体可以是，当第一信标光镜头未捕获到第二信标光镜头产生的信标光时，控制器以细步长控制与其连接的云台转动，以使第一信标光镜头捕获到第二信标光镜头产生的信标光。以细步长控制云台转动，能够使第一通信端的FSO镜头与第二通信端的FSO镜头对准得更加精准。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的FSO通信***，其特征在于，包括：第一通信端、第二通信端、摄像装置、处理器、控制器、云台、第一信标光镜头、第二信标光镜头和信标光处理器；其中：

所述第一通信端和所述第二通信端分别安装在所述云台上；

所述摄像装置安装在所述第一通信端，用于采集图像，并将采集到的所述图像发送至与其连接的所述处理器；

所述处理器，用于从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，基于所述第二通信端的位置计算所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断所述偏转角度是否小于等于预设阈值；

所述控制器，用于当所述偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

所述第一信标光镜头安装在所述第一通信端，用于产生信标光；

所述第二信标光镜头安装在所述第二通信端，用于产生信标光；

所述信标光处理器分别与所述第一信标光镜头和所述第二信标光镜头相连，用于在所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，判断所述第一信标光镜头是否捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光；

所述控制器，还用于当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

安装在所述第二通信端的，用于产生热辐射信号的热辐射装置。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述处理器在执行从所述图像中识别出所述第二通信端的位置时，具体用于：

基于所述热辐射装置产生的热辐射信号，从所述图像中识别出所述第二通信端的位置。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器在执行当所述偏转角度大于预设阈值时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，具体用于：

当所述偏转角度大于预设阈值时，以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器在执行当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，具体用于：

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，以细步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

6.一种基于机器视觉的FSO通信方法，其特征在于，应用于基于机器视觉的FSO通信***，所述***包括：第一通信端、第二通信端、摄像装置、处理器、控制器、云台、第一信标光镜头、第二信标光镜头和信标光处理器；所述方法包括：通过安装在所述第一通信端的摄像装置采集图像，并将采集到的所述图像发送至与其连接的所述处理器；

通过所述处理器从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，基于所述第二通信端的位置计算所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度，并判断所述偏转角度是否小于等于预设阈值；

当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值；

当所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值时，通过所述光标处理器判断所述第一信标光镜头是否捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光；

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

通过安装在所述第二通信端的热辐射装置产生热辐射信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述处理器从所述图像中识别出所述第二通信端的位置，包括：

所述处理器基于所述热辐射装置产生的热辐射信号，从所述图像中识别出所述第二通信端的位置。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值，包括：

当所述偏转角度大于预设阈值时，通过所述控制器以粗步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一通信端的FSO镜头与所述第二通信端的FSO镜头的偏转角度小于等于预设阈值。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光，包括：

当所述第一信标光镜头未捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光时，通过所述控制器以细步长控制与其连接的云台转动，以使所述第一信标光镜头捕获到所述第二信标光镜头产生的信标光。

Images