CN113630554B - 一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及*** - Google Patents

一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及***。该装置包括：螺旋桨、传动轴、螺旋桨驱动设备、计算机、图像采集设备以及螺旋桨转角采集器；所述螺旋桨通过所述传动轴与所述螺旋桨驱动设备相连，所述螺旋桨转角采集器设置在所述传动轴上，用于采集传动轴的转角信息，并向所述计算机反馈螺旋桨桨叶的转速信息；所述计算机通过数字量输出口和所述图像采集设备连接，用于根据所述转速控制所述图像采集设备的采样时间和采样频率；所述图像采集设备用于采集螺旋桨的转动视频。本发明能够获取不被桨叶遮挡的图像或视频数据，且能够获取与用户直接观测相一致的螺旋桨转动情况。

Description

一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及***
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，特别是涉及一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及***。
背景技术
受结构安装形式、气动布局等因素的影响，航拍飞行器图像采集装置的安装位置受到较大限制，有时候它们会被安装在螺旋桨桨叶的后方或侧后方，视野被螺旋桨桨叶部分遮挡，如图2所示。采用普通的图像观测旋转的螺旋桨桨叶时，如桨叶数量与螺旋桨转动频率的乘积是图像采集帧频率的整数倍或接近整数倍时，则经视频图像观测到的高速旋转螺旋桨是静止、低速或者反向转动，而这与用户的直接观测效果不一致，甚至完全相反。因此，用户还必须结合其他传感器数据才能确定螺旋桨的最终工作状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及***，通过调整螺旋桨在各转速时的采集频率和采集转角，能够以直观的方式观察到螺旋桨的真实状态。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于桨叶转角的图像采集装置，包括：螺旋桨、传动轴、螺旋桨驱动设备、计算机、图像采集设备以及螺旋桨转角采集器；
所述螺旋桨通过所述传动轴与所述螺旋桨驱动设备相连，所述螺旋桨转角采集器设置在所述传动轴上，用于采集传动轴的转角信息，并向所述计算机反馈螺旋桨桨叶的转速信息；所述计算机通过数字量输出口和所述图像采集设备连接，用于根据所述转速控制所述图像采集设备的采样时间和采样频率；所述图像采集设备用于采集螺旋桨的转动视频。
本发明还提供了一种基于桨叶转角的图像采集方法，所述方法应用于上述装置，包括：
获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频；
获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频；
其中，获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频，具体包括：
采集传动轴的转角信息；
根据所述转角信息，判断螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场；
若否，则输出图像采集设备采集到的图像数据；
若是，则根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间；
其中，获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频，具体包括：
根据图像采集设备的最高采样频率、螺旋桨的最低转速以及最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系；
获取当前时刻螺旋桨的转速；
根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率；
根据确定的采样频率采集螺旋桨的工作情况视频。
可选地，所述根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间，具体包括：
根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据确定螺旋桨上一时刻的转角信息；
根据上一时刻的转角信息和当前时刻的转角信息计算转角差；
基于所述转角差以及当前螺旋桨的转速，确定图像采集设备的采集时间。
本发明还提供了一种基于桨叶转角的图像采集***，包括：
第一获取模块，用于获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频；
第二获取模块，获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频；
其中，所述第一获取模块具体包括：
转角信息采集单元，用于采集传动轴的转角信息；
判断单元，用于根据所述转角信息，判断螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场；
输出单元，用于当螺旋桨桨叶不在图像采集设备的视场时，输出图像采集设备采集到的图像数据；
预测单元，用于当螺旋桨桨叶在图像采集设备的视场时，根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间；
其中，所述第二获取模块具体包括：
对应关系确定单元，用于根据图像采集设备的最高采样频率、螺旋桨的最低转速以及最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系；
转速获取单元，用于获取当前时刻螺旋桨的转速；
采集频率确定单元，用于根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率；
采集单元，用于根据确定的采样频率采集螺旋桨的工作情况视频。
可选地，所述预测单元具体包括：
转角信息确定子单元，用于根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据确定螺旋桨上一时刻的转角信息；
计算子单元，用于根据上一时刻的转角信息和当前时刻的转角信息计算转角差；
采集时间确定子单元，用于基于所述转角差以及当前螺旋桨的转速，确定图像采集设备的采集时间。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明提供的基于桨叶转角的图像采集装置可获取不被桨叶遮挡的图像或视频数据。当螺旋桨桨叶在特定角度会出现在摄像机的视场范围时，通过获取或者估计螺旋桨桨叶的位置，仅在螺旋桨的桨叶不在图像采集设备的视场外时触发图像采集设备采集图像或者视频数据，可获取不被桨叶遮挡的图像或视频。
(2)本发明提供的基于桨叶转角的图像采集装置可用于获取与用户直接观测相一致的螺旋桨转动情况。通过调整螺旋桨在各转速时的采集频率和采集转角，可以通过直观的方式观察到螺旋桨的真实状态。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于桨叶转角的图像采集装置的结构框图；
图2为桨叶在摄像机视场内的示意图；
图3为桨叶不在视场时的示意图。
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。
本发明的目的是提供一种基于桨叶转角的图像采集装置、方法及***，通过调整螺旋桨在各转速时的采集频率和采集转角，能够以直观的方式观察到螺旋桨的真实状态。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的基于桨叶转角的图像采集装置，包括：螺旋桨101、传动轴102、螺旋桨驱动设备103、计算机201、图像采集设备301以及螺旋桨转角采集器302。
所述螺旋桨101通过所述传动轴102与所述螺旋桨驱动设备103相连，所述螺旋桨转角采集器302设置在所述传动轴102上，用于采集传动轴102的转角信息，并向所述计算机201反馈螺旋桨桨叶的转速信息；所述计算机201通过数字量输出口和所述图像采集设备301连接，用于根据所述转速控制所述图像采集设备301的采样时间和采样频率；所述图像采集设备301用于采集螺旋桨的转动视频。
本发明还提供了一种基于桨叶转角的图像采集方法，所述方法应用于上述装置，所示方法包括：
(1)获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频。
当计算机接收到螺旋桨转角采集器反馈的转角信息后，判断在该转角时，螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场，如果螺旋桨桨叶不在图像采集设备的视场，则计算机输出允许图像采集设备进行图像或视频采集的控制信号，并将图像采集设备采集到的图像数据直接输出；否则禁止图像采集设备进行图像或视频采集，并根据前述采集到的图像序列进行预测，在预测后的时间开启采集设备，进行图像数据输出。
(2)获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频。
首先，应根据图像采集设备的最高采样频率，螺旋桨的最低与最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系。获取当前时刻螺旋桨的转速；根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率，并据此触发图像采集设备采集视频数据。
设最高采样帧率为A，螺旋桨旋转频率为B，采样帧率为C。A>3*B时，C＝3*B；2*B<A<3*B时，C＝A；B/2.333<A<2*B时，C＝B/1.333；A<B/2.333时，C＝B/2.333。
在采样频率高于螺旋桨的旋转频率时，可以保证螺旋桨每转一圈就有至少一次采集，为了不失真，采集帧率是螺旋桨频率的3倍，或者使用最高采样频率。在螺旋桨转速较高，螺旋桨旋转频率接近或者超过图像采集设备的采样频率时，图像采集频率可以采用螺旋桨旋转频率/1.333，这样可以使螺旋桨每转1.333圈采样一次，最后形成的视频图像是不会导致倒转失真；当转速再提高，可以使用螺旋桨旋转频率/2.333的采样频率，效果与上面类似。当最高转速的频率远超采集设备的最高采样频率时，采集设备失效。
1、该装置可获取不被桨叶遮挡的图像或视频数据。当螺旋桨桨叶在特定角度会出现在摄像机的视场范围时(如图2所示)，通过获取或者估计螺旋桨桨叶的位置，仅在螺旋桨的桨叶不在图像采集设备的视场外时触发图像采集设备采集图像或者视频数据，可获取不被桨叶遮挡的图像或视频(如图3所示)。
2、该装置可用于获取与用户直接观测相一致的螺旋桨转动情况。采用常规图像采集设备观测螺旋桨工作状态时，如桨叶数量与螺旋桨转动频率的乘积是图像采集帧频率的整数倍或接近整数倍时，则经视频图像采集设备采集到的高速旋转螺旋桨是静止、低速或者反向转动。用户需借助其他传感器才可判断螺旋桨转速。采用文中所述方法和装置，调整螺旋桨在各转速时的采集频率和采集转角，可以通过直观的方式观察到螺旋桨的真实状态。
本发明还提供了一种基于桨叶转角的图像采集***，包括：
第一获取模块，用于获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频；
第二获取模块，获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频；
其中，所述第一获取模块具体包括：
转角信息采集单元，用于采集传动轴的转角信息；
判断单元，用于根据所述转角信息，判断螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场；
输出单元，用于当螺旋桨桨叶不在图像采集设备的视场时，输出图像采集设备采集到的图像数据；
预测单元，用于当螺旋桨桨叶在图像采集设备的视场时，根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间；
其中，所述第二获取模块具体包括：
对应关系确定单元，用于根据图像采集设备的最高采样频率、螺旋桨的最低转速以及最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系；
转速获取单元，用于获取当前时刻螺旋桨的转速；
采集频率确定单元，用于根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率；
采集单元，用于根据确定的采样频率采集螺旋桨的工作情况视频。
其中，所述预测单元具体包括：
转角信息确定子单元，用于根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据确定螺旋桨上一时刻的转角信息；
计算子单元，用于根据上一时刻的转角信息和当前时刻的转角信息计算转角差；
采集时间确定子单元，用于基于所述转角差以及当前螺旋桨的转速，确定图像采集设备的采集时间。
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***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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基于桨叶转角的图像采集方法，所述方法应用于一种基于桨叶转角的图像采集装置，其特征在于，所述装置包括：螺旋桨、传动轴、螺旋桨驱动设备、计算机、图像采集设备以及螺旋桨转角采集器；所述螺旋桨通过所述传动轴与所述螺旋桨驱动设备相连，所述螺旋桨转角采集器设置在所述传动轴上，用于采集传动轴的转角信息，并向所述计算机反馈螺旋桨桨叶的转速信息；所述计算机通过数字量输出口和所述图像采集设备连接，用于根据所述转速控制所述图像采集设备的采样时间和采样频率；所述图像采集设备用于采集螺旋桨的转动视频；
所述方法包括：
获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频；
获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频；
其中，获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频，具体包括：
采集传动轴的转角信息；
根据所述转角信息，判断螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场；
若否，则输出图像采集设备采集到的图像数据；
若是，则根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间；
其中，获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频，具体包括：
根据图像采集设备的最高采样频率、螺旋桨的最低转速以及最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系；
获取当前时刻螺旋桨的转速；
根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率；
根据确定的采样频率采集螺旋桨的工作情况视频。
2.根据权利要求1所述的基于桨叶转角的图像采集方法，其特征在于，所述根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间，具体包括：
根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据确定螺旋桨上一时刻的转角信息；
根据上一时刻的转角信息和当前时刻的转角信息计算转角差；
基于所述转角差以及当前螺旋桨的转速，确定图像采集设备的采集时间。
3.一种基于桨叶转角的图像采集***，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取无遮挡的螺旋桨的图像与视频；
第二获取模块，获取与用户直接观测相一致的螺旋桨的工作情况视频；
其中，所述第一获取模块具体包括：
转角信息采集单元，用于采集传动轴的转角信息；
判断单元，用于根据所述转角信息，判断螺旋桨桨叶是否在图像采集设备的视场；
输出单元，用于当螺旋桨桨叶不在图像采集设备的视场时，输出图像采集设备采集到的图像数据；
预测单元，用于当螺旋桨桨叶在图像采集设备的视场时，根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据预测图像采集设备的采集时间；
其中，所述第二获取模块具体包括：
对应关系确定单元，用于根据图像采集设备的最高采样频率、螺旋桨的最低转速以及最高转速，采用试验方法预先确定各转速与采样频率的对应关系；
转速获取单元，用于获取当前时刻螺旋桨的转速；
采集频率确定单元，用于根据当前转速以及所述对应关系，确定图像采集设备的采样频率；
采集单元，用于根据确定的采样频率采集螺旋桨的工作情况视频。
4.根据权利要求3所述的基于桨叶转角的图像采集***，其特征在于，所述预测单元具体包括：
转角信息确定子单元，用于根据上一时刻图像采集设备采集到的图像数据确定螺旋桨上一时刻的转角信息；
计算子单元，用于根据上一时刻的转角信息和当前时刻的转角信息计算转角差；
采集时间确定子单元，用于基于所述转角差以及当前螺旋桨的转速，确定图像采集设备的采集时间。
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