一种基于摄像仪的自清洗云台装置及自清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于摄像仪的自清洗云台装置，水平传动齿轮与固定座固定连接，水平传动齿轮与旋转轴传动连接，旋转腔与固定座通过旋转轴连接；水平传动电机带动旋转腔绕水平传动齿轮水平转动；垂直传动齿轮安装在旋转腔内并与垂直传动电机传动连接；摄像头旋转底座分别与垂直传动齿轮和摄像仪镜面玻璃固定连接，垂直传动齿轮在垂直传动电机的驱动下，带动摄像头旋转底座和摄像仪镜面玻璃垂直转动，通过自清洁雨刷组件进行清洁。本发明专利技术通过电机的驱动使摄像仪镜面玻璃进行旋转，通过自清洁雨刷组件进行清洁，避免了摄像仪镜面玻璃被煤灰遮挡的情况，无需人工对其进行清洁，使用方便。便。便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于摄像仪的自清洗云台装置及自清洗方法


[0001]本专利技术涉及一种基于摄像仪的自清洗云台装置及自清洗方法。

技术介绍

[0002]目前，因视频监控具有及时、客观和安装便捷等优点，在矿井下多使用摄像设备进行实时监控，但由于井下环境恶劣，煤灰多，光线差，导致摄像仪在使用时镜面很快就被煤灰覆盖，从而降低画面质量，甚至失去监控画面，而摄像仪的成像质量对采煤工作情况、人员位置等信息采集由巨大影响，因此需要对摄像仪镜面进行及时清理。目前对摄像仪进行镜面清洗主要采用手动清洗或风扇吹拂的方式，但井下环境复杂，摄像仪通常位于高处，清理困难，所以有必要对摄像仪的自清洗功能进行研制。
[0003]一种允许在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用的本质安全型设备，可用于煤矿井下各个巷道以及控制室，对各点进行视频监测。云台摄像仪具有体积小、重量轻，便于安装，同时自带辅助光源可在低照度环境下使用等优点。此外还增加了自清洗功能以减少现场使用中颗粒物遮挡等情况，避免了人工清洗的工作。
[0004]在一般使用场景中，均是使用在地面应用场景中，而且无自清洗能力。由于地面实际使用情况无需自动对摄像头进行清洗。在图像算法中位加入图像特征或特定区域识别的相关功能。大多数是对视频图像的初级应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过电机的驱动使摄像仪镜面玻璃进行旋转，通过自清洁雨刷组件进行清洁，避免了摄像仪镜面玻璃被煤灰遮挡的情况，无需人工对其进行清洁，使用方便的基于摄像仪的自清洗云台装置。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于摄像仪的自清洗云台装置，包括摄像仪云台系统、摄像头旋转底座、摄像仪镜面玻璃以及自清洗雨刷组件；
[0007]所述摄像仪云台系统包括垂直传动齿轮、垂直传动电机、电路组件、水平传动齿轮、固定座、水平传动电机、旋转腔和水平传动轴；
[0008]所述水平传动齿轮与固定座固定连接，水平传动齿轮与旋转轴传动连接，水平传动电机部分固定在旋转腔内，旋转腔与固定座通过旋转轴连接；水平传动电机的端部齿轮与水平传动齿轮啮合，水平传动电机的端部齿轮绕水平传动齿轮做外圈圆周运动，带动旋转腔绕水平传动齿轮水平转动；
[0009]垂直传动电机、电路组件固定在旋转腔内，垂直传动齿轮安装在旋转腔内并与垂直传动电机传动连接；
[0010]摄像头旋转底座分别与垂直传动齿轮和摄像仪镜面玻璃固定连接，垂直传动齿轮在垂直传动电机的驱动下，带动摄像头旋转底座和摄像仪镜面玻璃垂直转动；
[0011]所述自清洗雨刷组件包括刷片支座、刷片架、清洁刷；刷片支座与旋转腔外壳通过螺钉固定；清洁刷位于刷片架内侧，与刷片架之间通过卡扣连接；刷片架与刷片支座铰接，
刷片架和刷片支座之间设有弹性元件，使清洁刷压紧贴合于摄像仪镜面玻璃。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种基于摄像仪的自清洗方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、采集图像数据对并对图像进行增强处理；具体包括以下子步骤：
[0014]步骤11、通过摄像仪采集工作面上视频，并保存视频；
[0015]步骤12、将采集视频的每一帧图像I
i
作为图像集中的一个元素，i∈[1,n]，n为视频的总帧数；
[0016]步骤13、将图像转化为灰度图，然后统计各个灰度等级下像素点的个数，绘制该张图片的直方图；
[0017]步骤14、均衡直方图，具体方法为：设直方图均衡函数为s＝T(r)，该函数有如下性质：
[0018](1)T(r)在区间为单调递增函数满足一一映射；(2)当0≤r≤1时，0≤T(r)≤1；
[0019]图像中任意一点的像素值r是[0,1]的随机变量；用函数p(r)表示图像的灰度级分布，p(s)表示变换后的灰度级概率分布，r和s分别为像素点均衡化前后的灰度级；
[0020]直方图均衡的过程就是将直方图变换为均匀分布的形式，具体过程用如下公式表示：
[0021][0022]x为输入像素灰度值；p
r
(x)为输入图像的亮度概率密度分布函数，均衡化之前的取值范围为[0,1]；由于图像输入为离散数据，均衡函数为离散形式；
[0023]假设图像中像素的总数是N，图像的灰度级数是L，灰度空间是[0,L
‑
1]，用n
k
表示第k级灰度在图像内的像素点个数，那么该图像中灰度级为r
k
出现的概率为：
[0024][0025]根据灰度级概率，对其进行均衡化处理，得到图像的灰度级分布函数s
k
：
[0026][0027]式中，表示累积概率，将累积概率与灰度级的最大值L
‑
1相乘即得到均衡化后的新灰度级；用新的灰度级代替原来像素点的灰度级实现图像均衡化增强；
[0028]步骤15、选择质量感知相对对比度Q
RCM
作为描述图像增强的性能指标，Q
RCM
值越大，说明图像对比度更高；用如下公式表示：
[0029][0030][0031][0032][0033]W2(i,j)＝(1+I
g
(i,j))
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0034]其中，I
o
(i,j)和I
o
(i,j)分别为原图像和增强后的图像的梯度幅度图，e为G
MS
的均值；
[0035]图像增强前后相对梯度变化用如下公式表示：
[0036][0037]ε为无穷量；G
MS
用如下公式表示：
[0038][0039]当Q
RCM
值小于预设的阈值α时，表示图像对比度不满足要求，执行步骤16；否则直接输出图像；
[0040]步骤16、计算图像增强：采用平台极限三直方图均衡化图像增强算法PLTHE，将图像划分为3个互不重叠的子图像，分别统计各个子图像的直方图，分别进行均衡化操作；计算平均值和中值的平均值得到直方图的裁剪阈值；计算图像的标准偏差进而确定直方图的分段参数，将直方图划为三个直方子图；
[0041]设一幅直方图为G(i)，则公式(2)中图像像素总数表示为：
[0042][0043]PLTHE算法直方图的裁剪值计算如下：
[0044]C
median
＝median[G(i)]ꢀꢀꢀ
(12)
[0045]C
mean
＝mean[G(i)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0046][0047]其中C
median
、C
mean
分别表示直方图的中值和均值，C
c1
为直方图的裁剪阈值；
[0048]通过下面的公式对直方图进行裁剪：
[0049][0050]当直方图像素量超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摄像仪的自清洗云台装置，其特征在于，包括摄像仪云台系统(14)、摄像头旋转底座(13)、摄像仪镜面玻璃(12)以及自清洗雨刷组件(15)；所述摄像仪云台系统(14)包括垂直传动齿轮(1)、垂直传动电机(2)、电路组件(3)、水平传动齿轮(4)、固定座(5)、水平传动电机(6)、旋转腔(7)和水平传动轴(8)；所述水平传动齿轮(4)与固定座(5)固定连接，水平传动齿轮(4)与旋转轴(8)传动连接，水平传动电机(6)部分固定在旋转腔(7)内，旋转腔(7)与固定座(5)通过旋转轴(8)连接；水平传动电机(6)的端部齿轮与水平传动齿轮(4)啮合，水平传动电机(6)的端部齿轮绕水平传动齿轮(4)做外圈圆周运动，带动旋转腔(7)绕水平传动齿轮(4)水平转动；垂直传动电机(2)、电路组件(3)固定在旋转腔(7)内，垂直传动齿轮(1)安装在旋转腔(7)内并与垂直传动电机(2)传动连接；摄像头旋转底座(13)分别与垂直传动齿轮(1)和摄像仪镜面玻璃(12)固定连接，垂直传动齿轮(1)在垂直传动电机(2)的驱动下，带动摄像头旋转底座(13)和摄像仪镜面玻璃(12)垂直转动；所述自清洗雨刷组件(15)包括刷片支座(9)、刷片架(10)、清洁刷(11)；刷片支座(9)与旋转腔(7)外壳通过螺钉固定；清洁刷(11)位于刷片架(10)内侧，与刷片架(10)之间通过卡扣连接；刷片架(10)与刷片支座(9)铰接，刷片架(10)和刷片支座(9)之间设有弹性元件，使清洁刷(11)压紧贴合于摄像仪镜面玻璃(12)。2.一种基于摄像仪的自清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集图像数据对并对图像进行增强处理；具体包括以下子步骤：步骤11、通过摄像仪采集工作面上视频，并保存视频；步骤12、将采集视频的每一帧图像I
i
作为图像集中的一个元素，i∈[1,n]，n为视频的总帧数；步骤13、将图像转化为灰度图，然后统计各个灰度等级下像素点的个数，绘制该张图片的直方图；步骤14、均衡直方图，具体方法为：设直方图均衡函数为s＝T(r)，该函数有如下性质：(1)T(r)在区间为单调递增函数满足一一映射；(2)当0≤r≤1时，0≤T(r)≤1；图像中任意一点的像素值r是[0,1]的随机变量；用函数p(r)表示图像的灰度级分布，p(s)表示变换后的灰度级概率分布，r和s分别为像素点均衡化前后的灰度级；直方图均衡的过程就是将直方图变换为均匀分布的形式，具体过程用如下公式表示：x为输入像素灰度值；p
r
(x)为输入图像的亮度概率密度分布函数，均衡化之前的取值范围为[0,1]；由于图像输入为离散数据，均衡函数为离散形式；假设图像中像素的总数是N，图像的灰度级数是L，灰度空间是[0,L
‑
1]，用n
k
表示第k级灰度在图像内的像素点个数，那么该图像中灰度级为r
k
出现的概率为：根据灰度级概率，对其进行均衡化处理，得到图像的灰度级分布函数s
k
：
式中，表示累积概率，将累积概率与灰度级的最大值L
‑
1相乘即得到均衡化后的新灰度级；用新的灰度级代替原来像素点的灰度级实现图像均衡化增强；步骤15、选择质量感知相对对比度Q
RCM
作为描述图像增强的性能指标，Q
RCM
值越大，说明图像对比度更高；用如下公式表示：图像对比度更高；用如下公式表示：图像对比度更高；用如下公式表示：图像对比度更高；用如下公式表示：W2(i,j)＝(1+I
g
(i,j))
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中，I
o
(i,j)和I
o
(i,j)分别为原图像和增强后的图像的梯度幅度图，e为G
MS
的均值；图像增强前后相对梯度变化用如下公式表示：ε为无...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦涛，冯强，陈茂川，李云峰，马龙福，舒俊航，陈张宇，吴详，
申请(专利权)人：四川航天电液控制有限公司，
类型：发明
国别省市：