[发明专利]一种基于多相机阵列的协同指向控制方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种基于多相机阵列的协同指向控制方法、系统及装置，该方法包括：将多相机随机放置于空间中一条直线上并构建多相机阵列系统指向系统模型；根据多相机阵列系统指向系统模型和空间坐标系建立指向控制器方程；基于李雅普诺夫函数确认多相机阵列系统指向系统模型的稳定性；根据拍摄任务和指向角控制器方程进行指向控制。该系统包括：模型构建模块、方程建立模块、稳定性确认模块和控制模块。通过使用本发明，可便捷、快速更改单个相机的拍摄方向至新目标物进行拍摄。本发明作为一种基于多相机阵列的协同指向控制方法、系统及装置，可广泛应用于多个体系统协同控制技术领域。

技术领域

本发明涉及多个体系统协同控制技术领域，尤其涉及一种基于多相机阵列的协同指向控制方法、系统及装置。

背景技术

多相机阵列是由位于多个不同空间位置的单个相机组成，用于采集目标物不同视角的照片，其在军事、民用、科研等领域均有诸多应用。例如：通过多相机阵列获取的多视角信息可被用于目标物3D重建和全景照片生成；通过调整多相机阵列中单个相机间距离，可使其相当于一个合成孔径相机，用于景物识别、目标追踪，在人流密集区域跟踪定位可疑人员等；多相机阵列也可用来产生超分辨率、高信噪比、高动态范围的照片。

为获取目标物基于不同视角更高精度、分辨率的照片，多相机阵列需通过云台旋转机体位置以改变拍摄方向，共同拍摄目标物。传统的控制方式在拍摄处于不同位置的目标物时存在着一定的局限性，无法做到快速便捷控制多个相机改变拍摄方向至新的目标物，且在多相机阵列中相机过多时，费时较长，效率较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于多相机阵列的协同指向控制方法、系统及装置，可便捷、快速更改单个相机的拍摄方向至新目标物进行拍摄。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于多相机阵列的协同指向控制方法，包括以下步骤：

将多相机随机放置于空间中一条直线上并构建多相机阵列系统指向系统模型；

根据多相机阵列系统指向系统模型和空间坐标系建立指向控制器方程；

基于李雅普诺夫函数确认多相机阵列系统指向系统模型的稳定性；

获取拍摄任务并根据拍摄任务和指向角控制器方程进行指向控制。

进一步，所述构将多相机随机放置于空间中一条直线上并构建多相机阵列系统指向系统模型这一步骤，其具体包括：

将多相机随机放置于空间中一条直线上，且由一条起始于相机的射线A_jA^j表示其拍摄方向；

获取多相机阵列中首相机与末相机的指向角并建立其余相机的动力学模型。

进一步，相机j的动力学模型如下：

上式中，p_j(t)和q_j(t)表示相机指向控制输入，和表示对应的指向角的旋转量。

进一步，所述指向控制器包括指向角φ_j控制器和指向角θ_j控制器，所述指向角φ_j控制器的方程如下：

上式中，表示相机j与其沿Y轴正方向右邻居相机j+1的相对距离，表示相机j与其沿Y轴负方向左邻居相机j-1的相对距离，表示相机j右邻居的指向角，表示相机j左邻居的指向角。

进一步，所述指向角θ_j控制器的方程如下：

上式中，表示相机j右邻居的指向角，表示相机j左邻居的指向角。