一种预置位精度自动测试系统及其测试方法与流程

本发明属于预置位精度测试技术领域，尤其涉及一种预置位精度自动测试系统及其测试方法。

背景技术：

在视频监控领域，云台和球机应用广泛，其中预置位精度作为一项重要考评参数，其精度测试准确性便捷性的需求日益迫切。当前现有的预置位精度测试系统，一般通过在待测试设备上配备预置位映射点装置，通过一数据采集装置获取各个预置位映射点得到预置位偏差像素数，再按照实际安装位置计算出预置位的水平及垂直方向的偏差距离。

上述测试系统中，对安装的要求较高，尤其是预置位映射点装置，需要能准确表征待测设备的转动角度，但其安装高度和角度的误差很大程度影响采集到的预置位映射点成像，且安装误差无法避免；另一方面，安装的测试平台可测范围有限，不能完全测试到云台球机在各个位置的预置位精度，并且测试过程操作繁杂，需要较多工时完成。

综上所述，现有测试系统，安装、操作繁琐，测试范围不完整和测试精度不准确。

现有的采用的预置位映射点转置，基于设计结构，一方面安装要求高，安装繁琐，并且很容易引入安装误差，这种安装误差无法避免；另一方面，映射点方式只能精确的测试到垂直对应的几个位置，测试不完全。

本系统从解决操作繁琐和提高精确度减少中间误差问题着手；直接采用云台球机内部的镜头作为采集模块，无需通过近似表达待测设备的位置图像，减少了中间误差，更是解决了模拟安装的繁琐且要求较高的步骤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预置位精度自动测试系统及其测试方法，旨在解决现有测试系统，安装、操作繁琐，测试范围不完整和测试精度不准确的问题。

本发明是这样实现的，一种预置位精度自动测试系统，所述预置位精度自动测试系统包括：

测试系统单元，安装在上位机上，与被测设备通过视频控制线连接，用于实现整个测试过程的自动化控制；

被测设备，采用云台球机，用于表征云台球机的位置信息和采集预置位图像，并将采集的预置位图像传输给测试系统单元，同时接收测试系统单元发出的控制指令；

模板放置处单元，安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供标定图像和匹配图像。

进一步，所述测试系统单元包括：

控制模块，用于控制云台球机动作，召回预置位，同时采集被测设备传输的图像并保存，计算出待测设备在预置位处的角度偏差；

标定模块，与控制模块连接，用于处理采集的图像，建立像素与转角转换模型；

匹配模块，与控制模块连接，用于获取测试预置位处的像素偏差。

进一步，所述被测设备包括：

图像采集模块，利用采用云台球机的摄像机表征云台球机的位置信息；

图像响应模块，与控制模块连接，用于调整摄像机变倍倍数和摄像机的测量镜头至模板放置处单元的距离。

进一步，模板放置处单元包括：

安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供标定图像的标定模板；安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供匹配图像的匹配模板；

所述标定模板至待测设备的距离与匹配模板至待测设备的距离相同。

进一步，所述测试系统单元安装上位机PC端上；所述图像采集模块通过视频控制线分别与标定模块和匹配模块连接。

本发明另一目的在于提供一种测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

步骤一，在测试位置处，放置标定模板，调整摄像机变倍倍数，使得标定模板占据镜头适合的视野范围；

步骤二，测量镜头至标定模板的距离，并输入控制模块进行设置；

步骤三，点击标定，运行标定模块，得到图像像素与空间位置的转换模型；

步骤四，设置预置位采集图像：在标定模板标定时位置同等距离处，放置匹配模板，设置预置位，并采集图像保存；

步骤五，召回预置位采集图像：控制模块通过控制待测设备上下左右转动，再召回预置位，并采集图像保存；

步骤六，匹配预置位出图像计算像素偏差：运行匹配模块，匹配步骤四中设置预置位采集的图像、步骤五中召回预置位采集的图像两幅图像，采用sift描述子提取特征点，对两幅图像提取的特征点进行交叉匹配，提取较为精确的前20对匹配点对，计算整幅图像的偏移矩阵，获得两匹配图像的整体像素偏差；

步骤七，计算测试设备转角偏差：控制模块结合标定模块获得的像素与转角的转换模型和匹配模块获得的测试预置位处的像素偏差，计算出待测设备在此处预置位的角度偏差；计算方法为：匹配获得的像素偏差difPixel，云台实际角度偏差由dif_A表示，结合步骤三得到的模型系数K＝dif_A/difPixel，可以容易得到dif_A＝(difPixel*dReal)/(L*dPixel)；

步骤八，控制模块支持设置待测设备上下左右转动的各动作，实现自动重复步骤五至步骤七，测试统一预置位不同控制下的预置位偏差；

步骤九，重复步骤一至步骤八，测试不同位置处的预置位偏差。

进一步，步骤二中，若固定位置，此步骤省略；

步骤三中，转换模型为图像上单位像素代表的实际距离，与对应云台的转角角度的转换关系；

步骤四中，匹配模板采用匹配图像模板或直接使用标定模板，或者不使用模板。

进一步，所述转换模型为：

已知标定模板两特征点的实际距离dReal和标定模板到待测设备的实际距离L，标定图像中提取特征点的像素距离dPixel，其中tan a＝dReal/(2*L)；K＝a/(dPixel/2)；其中K为测试标定系统的模型系数，表征像素与实际距离的转化关系，角度较小时tan a＝a。

本发明所述控制模块为控制软件，控制连接各个模块，实现整个测试流程的自动化；所述被测设备采用云台球机，由所述控制模块控制云台球机动作并采集图像；所述标定模块处理采集图像，建立像素与转角转换模型；所述匹配模块获取采集图像，计算偏移像素。所述成像模块采用云台球机，所采集图像能准确表征云台球机的位置信息；所述标定模块自动建立图像像素与待测设备转角的转换模型，兼容各种设备的采集模块，增加操作的可移植性和便捷性；所述匹配模块，记录待测预置位的原始位置图像，采集测试时转动后再次采集到的预置位图像，经过图像匹配处理获得预置位点的图像偏移像素，需要说明，此处对安装采集图像模板无特殊苛刻要求，也可不采用模板；所述控制模块为控制处理软件组成，连接整个系统，自动控制云台球机，支持一键标定、预置位设置、匹配测试、定时设置、动作设置按钮，并结合标定模块的图像像素与转角转换模型和匹配模块的预置位偏移像素，计算出预置位的偏移角度。实现测试过程的自动标定、自动连续多预置位点测试、偏移数据分析整个测试流程的自动完成。

与现有技术相比，本发明提出的预置位精度测试系统的标定模块，可简单快速地实现待测设备与测试环境建立转换模型，便于更换测试设备和测试环境；匹配模块能精准地获得预置位偏移信息，且对测试模板无苛刻要求；控制模块将各个模块连接起来，支持设置测试动作和时间控制，实现预置位精度的连续自动测试过程，大大节省人工参与。本发明提出的基于图像处理的预置位自动测试系统，相比现有技术来说，其系统安装简单快捷，测试操作自动化，测试更加完整，并在实际应用中获得较高的测试精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的预置位精度自动测试系统示意图；

图2是本发明实施例提供的标定模板示意图；

图3是本发明实施例匹配模板示意图；

图4是本发明实施例提供的测试方法流程图；

图5是本发明实施例提供的转换模型示意图。

图中：1、测试系统单元；1-1、控制模块；1-2、标定模块；1-3、匹配模块；2、被测设备；2-1、图像采集模块；2-2、图像响应模块；3、模板放置处单元；3-1、标定模板；3-2、匹配模板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的预置位精度自动测试系统，所述预置位精度自动测试系统包括：

测试系统单元1，安装在上位机上，与被测设备通过视频控制线连接，用于实现整个测试过程的自动化控制；

被测设备2，采用云台球机，用于表征云台球机的位置信息和采集预置位图像，并将采集的预置位图像传输给测试系统单元，同时接收测试系统单元发出的控制指令；

模板放置处单元3，安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供标定图像和匹配图像。

进一步，所述测试系统单元包括：

控制模块1-1，用于控制云台球机动作，召回预置位，同时采集被测设备传输的图像并保存，计算出待测设备在预置位处的角度偏差；

标定模块1-2，与控制模块连接，用于处理采集的图像，建立像素与转角转换模型；

匹配模板1-3，与控制模块连接，用于获取测试预置位处的像素偏差。

进一步，所述被测设备包括：

图像采集模块2-1，利用采用云台球机的摄像机表征云台球机的位置信息；

图像响应模块2-2，与控制模块连接，用于调整摄像机变倍倍数和摄像机的测量镜头至模板放置处单元的距离。

进一步，模板放置处单元包括：

安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供标定图像的标定模板3-1；安装在待测设备视野范围内的任何位置，用于提供匹配图像的匹配模板3-2；

所述标定模板至待测设备的距离与匹配模板至待测设备的距离相同。

进一步，所述测试系统单元安装上位机PC端上；所述图像采集模块通过视频控制线分别与标定模块和匹配模块连接。

本发明通过控制待测设备(云台球机)水平、垂直运动，带动内置镜头转动，调整到所需要的合适视野范围内，获取图像或视频信息，其图像信息有效地表征云台球机的空间位置信息，即待测设备的预置位转角信息。

标定模块包含标定模板和图像自标定处理，如图2所示，为标定模块所用的标定模板。应当说明，标定模板图只是为了便于说明系统工作，并不限定于此模板。模板图像中包含两对标志点，分别为水平标志点对和垂直标志点对；待测设备测试预置位精度之前，先建立采集模块的图像像素与预置位转角的转换模型。将标定模板置于成像模块合适视野范围内采集图像，使得标志点对能够清晰有效的采集，便于后续图像分析；由图像采集模块采集标定模板的在待测设备的成像；对获取图像进行自标定处理，获得水平、垂直两对标志点的像素距离；由像素距离结合标定模板两对标志点的实际长度，建立采集模块的图像像素与待测设备转角建立转换模型。

匹配模块包括匹配模板和图像匹配处理，也可不使用测试模板直接选取测试场景作为匹配对象，对此模板并无苛刻要求，图3所示为实际应用时匹配模块所用的测试匹配模板。在测试云台或者球机预置位精度时，首先在待测设备设定的预置位采集原始图，然后控制待测设备不同方式的转动再召回预置位，采集测试匹配图；采用图像处理方法，获取图像偏移像素；在测试过程中，控制模块连接采集模块、标定模块和匹配模块，实现对整个系统的连接和控制，通过控制云台球机设置预置位、随机和有规律转动、定时召回预置位并采集图像，自动完成自标定、获取预置位原始图像、获取预置位测试图像、匹配计算、获取水平垂直偏移角度整过流程。

如图4所示，本发明实施例提供的测试方法，包括以下步骤：

S101：在测试位置处，放置标定模板，调整摄像机变倍倍数，使得标定模板占据镜头适合的视野范围；

S102：测量镜头至标定模板的距离，并输入软件进行设置，若固定位置，此步骤可以省略；

S103：点击标定，运行标定模块，得到图像像素与空间位置的转换模型，即图像上单位像素代表的实际距离，与对应云台的转角角度的转换关系；

S104：设置预置位采集图像：在标定模板标定时位置同等距离处，放置匹配模板，设置预置位，并采集图像保存；为保证匹配精度，可采用匹配图像模板，也可直接使用标定模板或者不使用模板(视野内特征点不是完全重复近似即可)；

S105：召回预置位采集图像：控制模块通过控制待测设备上下左右转动，或者其他测试动作转动，再召回预置位，并采集图像保存；

S106：匹配预置位出图像计算像素偏差：运行匹配模块，匹配S104中设置预置位采集的图像、S105中召回预置位采集的图像两幅图像，获得像素偏差；

S107：计算测试设备转角偏差：控制模块结合标定模块获得的像素与转角的转换模型，和匹配模块获得的测试预置位处的像素偏差，计算出待测设备在此处预置位的角度偏差；

S108：控制模块支持设置动作，可实现自动重复步骤五至步骤七，测试统一预置位不同控制下的预置位偏差；

S109：重复S101至S108，可测试不同位置处的预置位偏差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。