自动追踪目标的追光灯系统及其控制方法、设备、介质
技术领域
本发明涉及追光灯设备技术领域，尤其涉及自动追踪目标的追光灯系统及其控制方法、设备、介质。
背景技术
在一些夜游景点等特定的场合，会用灯具对标志性的景物实施照明和在景物上呈现出特定的图案效果。当灯具和游客的位置一起相对于景物发生改变时，比如游客和灯具都在游轮上，为了实时地在景物上呈现出特定的灯光效果，一般需要人为地实时改变灯具的照射方位。
因此，为了节省人力成本，急需一种自动追踪目标的追光灯系统及其控制方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供自动追踪目标的追光灯系统控制方法，用于当灯具地理位置实时改变时，灯具能够对目标进行实时跟踪照射。
本发明提供自动追踪目标的追光灯系统控制方法，包括以下步骤：
确定目标地理方位，将GPS卫星坐标与目标卫星坐标相比较，确定目标相对于灯具的具体地理方位；
确定出光口所指地理方位，调取内置指南针程序，获取灯具出光口所指的地理方位；
计算夹角，计算灯具出光口所指的地理方位与目标相对于灯具的地理方位之间的夹角，判断所述夹角是否小于设定值，否则驱动X轴电机转动，并跳转至所述确定目标地理方位步骤，是则跳转至捕捉红外线步骤；
捕捉红外线，检测灯具上的摄像头是否捕捉到红外线，否则驱动X轴电机和Y轴电机转动，是则将显示屏上显示的红外线黑白光标位置调整到显示屏中心位置。
进一步地，在所述确定地理方位步骤之前还包括启动条件判定，获取灯具上的GPS时间，判断所述GPS时间是否在灯具自动追踪工作时间内，是则获取灯具上的GPS卫星坐标，通过所述GPS卫星坐标判断灯具与目标的距离是否在工作范围内，是则跳转至所述确定地理方位步骤。
进一步地，所述确定地理方位步骤中，所述目标卫星坐标内置在主控制器内或通过主控制器获取目标附近的GPS定位器的GPS卫星坐标；
所述计算夹角步骤中，在所述驱动X轴电机转动之前，先判断所述夹角的最小值，选取最短路径。
进一步地，所述捕捉红外线步骤还包括通过灯具摄像头窗口处设置的红外滤波镜片将灯具出光口发出的光和周围的环境光全部过滤掉，主控制器对摄像头输出的红外线图像数据进行灰度二值化处理，得到黑白的红外线光斑，然后通过图像识别算法对所述黑白光斑进行识别，识别出所述黑白光斑的位置，对黑白光斑实时跟踪并显示在显示屏上。
进一步地，所述捕捉红外线步骤中，所述将显示屏上显示的红外线黑白光标位置调整到显示屏中心位置具体包括将显示屏上处理后的黑白光斑的中心位置与显示屏中心位置的像素偏差转换成X轴电机、Y轴电机移动位置，并输出到X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器，X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器通过PID算法实时调整所述像素偏差,直至黑白光斑的中心位置与显示屏中心位置的像素偏差为0。
一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。
自动追踪目标的追光灯系统，包括第一GPS定位器、主控制器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏、摄像头、红外线光源发生器，所述第一GPS定位器、所述指南针、所述显示屏和所述摄像头安装在固定于灯具垂直枢轴机芯上的主控制器上，所述X轴电机驱动器、所述Y轴电机驱动器安装在灯具水平旋转手臂内，所述灯具水平旋转手臂安装在灯具固定底上，并可相对所述灯具固定底座无极旋转，所述灯具垂直枢轴机芯安装在所述灯具水平旋转手臂上，并可相对手臂摆动，所述红外线光源发生器放置在被照射目标附近，所述第一GPS定位器、所述指南针、所述X轴电机驱动器、所述Y轴电机驱动器、所述显示屏与所述主控制器连接，所述X轴电机驱动器与灯具的X轴电机连接，所述Y轴电机驱动器与灯具的Y轴电机连接，所述摄像头与所述显示屏连接，所述摄像头接收所述红外线光源发生器发射的红外线。
进一步地，所述摄像头窗口处设置有红外滤波镜片；还包括第二GPS定位器，所述第二GPS定位器放置在被照射目标附近，所述第二GPS定位器与所述主控制器通信连接。
进一步地，所述红外滤波镜片为940nm红外滤波镜片；所述第二GPS定位器放置在所述红外线光源发生器上；所述显示屏为LCD显示屏。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供自动追踪目标的追光灯系统，包括第一GPS定位器、主控制器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏、摄像头、红外线光源发生器，第一GPS定位器、指南针、显示屏和摄像头安装在固定于灯具垂直枢轴机芯上的主控制器上，X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器安装在灯具水平旋转手臂内，灯具水平旋转手臂安装在灯具固定底上，并可相对灯具固定底座无极旋转，灯具垂直枢轴机芯安装在灯具水平旋转手臂上，并可相对手臂摆动，红外线光源发生器放置在被照射目标附近，第一GPS定位器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏与主控制器连接，X轴电机驱动器与灯具的X轴电机连接，Y轴电机驱动器与灯具的Y轴电机连接，摄像头与显示屏连接，摄像头接收红外线光源发生器发射的红外线。本发明涉及一种自动追踪目标的追光灯系统控制方法。本发明还涉及一种电子设备和存储介质，用于执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。本发明用于当灯具地理位置实时改变时，灯具能够对目标进行实时跟踪照射，在一些夜游景点等特定的场合，实现灯具对标志性的景物实施照明和在景物上呈现出特定的图案效果，不需要人为地实时改变灯具的照射方位，节省人力成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的自动追踪目标的追光灯系统原理框图；
图2为本发明的追光灯结构图；
图3为本发明的主控制器结构图；
图4为本发明的追光灯与所追踪木变空间关系示意图；
图5为本发明的自动追踪目标的追光灯系统控制方法流程图。
图中：1、灯具垂直枢轴机芯；2、灯具水平旋转手臂；3、灯具固定底座；4、显示屏；5、摄像头窗口；6、灯具出光口；7、红外线光源发生器；8、摄像头视角。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
自动追踪目标的追光灯系统，如图1所示，包括第一GPS定位器、主控制器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏、摄像头、红外线光源发生器，如图2、图3所示，第一GPS定位器、指南针、显示屏和摄像头安装在固定于灯具垂直枢轴机芯上的主控制器上，X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器安装在灯具水平旋转手臂内并可相互通信，灯具水平旋转手臂安装在灯具固定底上，并可相对灯具固定底座无极旋转，灯具垂直枢轴机芯安装在灯具水平旋转手臂上，并可相对手臂摆动，红外线光源发生器放置在被照射目标附近，第一GPS定位器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏与主控制器连接，X轴电机驱动器与灯具的X轴电机连接，Y轴电机驱动器与灯具的Y轴电机连接，摄像头与显示屏连接，摄像头接收红外线光源发生器发射的红外线。
在一实施例中，摄像头窗口处设置有红外滤波镜片，显示屏为LCD显示屏。本实施例中，红外线光源发生器发出的是940nm的不可见光，为了让摄像头只捕捉该波长的红外线，在灯具摄像头窗口处设置940nm的红外滤波镜片，将灯具出光口发出的光和周围的环境光全部过滤掉；因为需要特定的图像，主控制器要对摄像头输出的红外线图像数据进行灰度二值化处理，把一些不必要的图像处理掉，只留下黑白的红外线光斑，然后通过图像识别算法，对黑白光斑进行识别，识别出黑白光斑的位置，对黑白光斑实时跟踪并显示在LCD显示屏上。
在一实施例中，目标卫星坐标内置在主控制器内，也可以在目标附近，优选的，还包括第二GPS定位器，第二GPS定位器放置在被照射目标附近，第二GPS定位器与主控制器通信连接，如：将第二GPS定位器放置在红外线光源发生器。主控制器可以获取到动态目标的实时GPS卫星坐标，再通过灯具上的GPS卫星坐标和指南针系统，即使目标也在移动，灯具也可以实时追踪到目标。
自动追踪目标的追光灯系统控制方法，如图5所示，包括以下步骤：
在一实施例中，启动条件判定，安装在主控制器上的GPS定位器反馈卫星时间给主控制器，S001：主控制器获取灯具上的GPS时间，S002：判断GPS时间是否在灯具自动追踪工作时间内，如：灯具放在游轮上的，游客晚上乘坐游轮时，灯具可以动态实时对标志性景物照明和呈现各种特定的图案，将工作时间设置在晚上，而在白天灯具不会启动追踪功能，主控制器可以判断GPS时间是不是在晚上，是则S003：获取灯具上的GPS卫星坐标，为了防止灯具离目标太远，不在工作范围内，灯具乱动，通过GPS卫星坐标判断灯具与目标的距离是否在工作范围内，是则跳转至确定地理方位步骤，否则灯具不会启动自动追踪功能。
S004：确定目标地理方位，将GPS卫星坐标与目标卫星坐标相比较，确定目标相对于灯具的具体地理方位；在一实施例中，目标卫星坐标内置在主控制器内或通过主控制器获取目标附近的GPS定位器的GPS卫星坐标，如：将GPS定位器放置在红外线光源发生器，主控制器可以获取到动态目标的实时GPS卫星坐标，再通过灯具上的GPS卫星坐标和指南针系统，即使目标也在移动，灯具也可以实时追踪到目标。
S005：确定出光口所指地理方位，调取内置指南针程序，获取灯具出光口所指的地理方位；
S006：计算夹角，计算灯具出光口所指的地理方位与目标相对于灯具的地理方位之间的夹角，S007：判断夹角是否小于设定值，否则S008：驱动X轴电机转动，快速将灯具出光口的朝向大概对准红外线所在方位，这样可以缩短灯具摄像头搜寻红外线的时间，因为灯具是通过慢速的水平旋转和垂直旋转去找寻红外线的，如果没有将搜寻范围缩小，会消耗很长时间，并跳转至确定目标地理方位步骤，是则跳转至捕捉红外线步骤。在一实施例中，在驱动X轴电机转动之前，先判断夹角的最小值，选取最短路径。如：系统计算从灯具出光口所指方位转动到目标相对灯具所在方位的角度是正300°，则系统命令X轴电机转动使得灯具出光口刚好水平正转60°。
如图3、图4所示，灯具摄像头有一个视角，当红外线出现在视角范围内时，在LCD显示屏上会出现一个黑白的十字光斑，此时系统会执行下一条程序；若摄像头没有捕捉到红外线，主控制器会同时驱动灯具的X轴和Y轴电机，使得摄像头慢速的做小范围的水平和垂直的来回摆动，直到捕捉到红外线。
红外线光源发出的是940nm的不可见光，为了让摄像头只捕捉该波长的红外线，在灯具摄像头窗口处设置940nm的红外滤波镜片，将灯具出光口发出的光和周围的环境光全部过滤掉，因为需要特定的图像，主控制器对摄像头输出的红外线图像数据进行灰度二值化处理，把一些不必要的图像处理掉，只留下黑白的红外线光斑，然后通过图像识别算法，对黑白光斑进行识别，识别出黑白光斑的位置，对黑白光斑实时跟踪并显示在LCD显示屏上。
S009：捕捉红外线，检测灯具上的摄像头是否捕捉到红外线，否则S010：驱动X轴电机和Y轴电机转动；图像的中心点肯定是对着摄像头的中心点，也就是LCD显示屏上的中心点肯定就是摄像头的中心点，那么LCD的分辨率是已知的，所以跟踪时候，只需要将处理过的红外线黑白光斑通过XY轴将图像位置调整到LCD显示器中心点上，本实施例的，S011：比较显示屏上显示的红外线黑白光标位置和显示屏中心位置是否存在像素差，是则将显示屏上处理后的黑白光斑的中心位置与显示屏中心位置的像素偏差转换成X轴电机、Y轴电机移动位置，并输出到X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器，S012：X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器通过PID算法驱动X轴和Y轴电机转动实时调整像素偏差,直至黑白光斑的中心位置与显示屏中心位置的像素偏差为0；否则灯具不动，追踪目标完成。
一种电子设备，包括：处理器；
存储器；以及程序，其中程序被存储在存储器中，并且被配置成由处理器执行，程序包括用于执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。
本发明提供自动追踪目标的追光灯系统，包括第一GPS定位器、主控制器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏、摄像头、红外线光源发生器，第一GPS定位器、指南针、显示屏和摄像头安装在固定于灯具垂直枢轴机芯上的主控制器上，X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器安装在灯具水平旋转手臂内，灯具水平旋转手臂安装在灯具固定底上，并可相对灯具固定底座无极旋转，灯具垂直枢轴机芯安装在灯具水平旋转手臂上，并可相对手臂摆动，红外线光源发生器放置在被照射目标附近，第一GPS定位器、指南针、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、显示屏与主控制器连接，X轴电机驱动器与灯具的X轴电机连接，Y轴电机驱动器与灯具的Y轴电机连接，摄像头与显示屏连接，摄像头接收红外线光源发生器发射的红外线。本发明涉及一种自动追踪目标的追光灯系统控制方法。本发明还涉及一种电子设备和存储介质，用于执行自动追踪目标的追光灯系统控制方法。本发明用于当灯具地理位置实时改变时，灯具能够对目标进行实时跟踪照射，在一些夜游景点等特定的场合，实现灯具对标志性的景物实施照明和在景物上呈现出特定的图案效果，不需要人为地实时改变灯具的照射方位，节省人力成本。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
