大连交通大学;云南省公路科学技术研究院赵丽华获国家专利权
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龙图腾网获悉大连交通大学;云南省公路科学技术研究院申请的专利基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120812391B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511073988.9,技术领域涉及:H04N23/61;该发明授权基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统是由赵丽华;张学涛;张春雨;周晓华;魏鑫;李嘉鹏;张宏宇;张得驰;张吉松设计研发完成,并于2025-08-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统在说明书摘要公布了:本发明涉及云台动态调整技术领域,公开了一种基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统,该系统通过多源感知模块获取基础信息并部署传感器采集、对齐数据,同时规划初始路径;数据融合模块对多源数据融合后,利用路径预测模型输出预测姿态并与当前路径对比,根据偏差阈值判断是否需通过动态规划算法修正路径,无需修正时由多源感知模块识别拍摄物并提取特征;姿态调整模块则依据数据融合模块输出的特征和位置信息,通过几何模型计算调整量并驱动云台进行调整,实现云台与拍摄物的动态平行调整。
本发明授权基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统在权利要求书中公布了:1.一种基于几何算法的云台与拍摄物动态平行调整系统,其特征在于,包括: 多源感知模块,用于获取拍摄设备和拍摄物的基础信息,根据所述基础信息部署激光雷达、视觉图像传感器和云台上的惯性测量单元,根据各传感器采集点云数据、画面数据及云台物理量数据,通过同步触发机制对齐数据形成多源数据集,同时规划云台初始运动路径; 数据融合模块,用于对多源数据进行融合处理生成融合向量,将融合向量输入路径预测模型输出预测姿态,将所述预测姿态与当前路径对比,预先设定偏差阈值; 当预测姿态与当前路径偏差小于等于偏差阈值时,判断路径无需修正,同时所述多源感知模块通过目标检测算法识别拍摄物并进行特征提取; 当预测姿态与当前路径偏差大于偏差阈值时,判断路径需要修正,运用动态规划算法重新规划路径; 姿态调整模块,用于收集所述数据融合模块输出的拍摄物特征及云台位置信息,将拍摄物特征与云台位置的空间几何关系代入几何模型计算姿态调整量,并根据所述姿态调整量驱动云台进行调整; 所述多源感知模块根据基础信息部署传感器时,包括: 基于拍摄设备型号和拍摄物尺寸确定传感器部署方案,预先设定第一尺寸阈值、第二尺寸阈值,且第一尺寸阈值小于第二尺寸阈值;预先设定激光雷达第一扫描范围、第二扫描范围,视觉图像传感器第一视场角、第二视场角,且激光雷达第一扫描范围小于第二扫描范围,视觉图像传感器第一视场角小于第二视场角; 根据拍摄物尺寸与各预设阈值的关系部署传感器: 当拍摄物尺寸小于第一尺寸阈值时,激光雷达采用第一扫描范围,视觉传感器采用第一视场角; 当拍摄物尺寸大于等于第一尺寸阈值小于第二尺寸阈值时,激光雷达采用第二扫描范围,视觉传感器采用第一视场角; 当拍摄物尺寸大于等于第二尺寸阈值时,激光雷达采用第二扫描范围,视觉传感器采用第二视场角; 同步触发机制设定时间同步阈值,当各传感器数据采集时间差小于等于时间同步阈值时,判定数据对齐有效;当各传感器数据采集时间大于时间同步阈值时,对各所述传感器的数据进行重新采集; 所述数据融合模块对多源数据进行融合处理,包括: 提取点云数据的三维坐标特征、画面数据的纹理特征、云台物理量数据的姿态角特征,构建特征向量矩阵;预先设定第一融合精度阈值、第二融合精度阈值,且第一融合精度阈值小于第二融合精度阈值; 计算融合向量与标准向量的相似度: 当相似度大于等于第二融合精度阈值时,则判定融合有效,生成融合向量; 当相似度大于等于第一融合精度阈值小于第二融合精度阈值时,对特征向量矩阵进行加权修正后生成融合向量; 当相似度小于第一融合精度阈值时,判定融合无效,重新采集多源数据并再次进行向量融合; 所述路径预测模型输出预测姿态时,包括: 基于融合向量构建时间序列预测模型,输入历史姿态数据预测时刻姿态;预先设定第一预测误差阈值、第二预测误差阈值,且第一预测误差阈值小于第二预测误差阈值; 计算预测姿态与实际姿态的误差: 当误差小于等于第一预测误差阈值时,模型输出有效; 当误差大于第一预测误差阈值小于等于第二预测误差阈值时,引入惯性测量单元数据修正模型参数后重新预测; 当误差大于第二预测误差阈值时,切换至备用预测模型; 所述姿态调整模块将空间几何关系代入几何模型,包括: 建立云台坐标系与拍摄物坐标系的转换关系,计算两坐标系法向量夹角、平面重合度;预先设定第一角度阈值、第二角度阈值,且第一角度阈值小于第二角度阈值;预先设定重合度阈值; 姿态调整量的计算规则: 当法向量夹角小于等于第一角度阈值,且平面重合度大于等于重合度阈值时,姿态调整量无需调整; 当法向量夹角大于第一角度阈值且小于等于第二角度阈值,或者平面重合度小于重合度阈值时,姿态调整量由两部分组成,一部分是法向量夹角与第一系数的乘积,另一部分是1减去平面重合度与第二系数的乘积,将这两部分相加即得到姿态调整量; 当法向量夹角大于第二角度阈值时,姿态调整量由三部分组成,第一部分是第二角度阈值与第一系数的乘积,第二部分是1减去平面重合度与第二系数的乘积,第三部分是法向量夹角减去第二角度阈值与第三系数的乘积,将这三部分相加即得到姿态调整量。
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