CN102082908A - 一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法，包括以下步骤：步骤1，对摄像机变倍进行查询，获取可变倍摄像机的变倍参数；步骤2，根据摄像机的变倍参数，得出摄像机的实际转动速度；步骤3，等待新的变倍指令，重复步骤101。本发明根据云台摄像机变倍的情况，自动对云台转动速度级别进行调整，使得监控人员在控制过程中，无论监控的目标距离远近，只要运动速度相同，对云台转动速度控制方式也相同，大大降低了监控人员对云台控制的难度以及跟踪目标时由于没有适应速度控制变化而导致跟踪失败的可能性。

Description

一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法

技术领域

本发明属于安全防范监控领域，涉及一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法。

背景技术

云台摄像机是当今监控领域中使用最为普遍的监控前端设备之一。云台摄像机能够通过云台的转动，带动摄像机转动朝向不同的方向，并可以通过调整摄像机变倍，观察不同距离范围内的目标或场景，从而能够监控非常大的范围。

在实际监控中，监控人员都是通过后台的控制软件或者控制键盘等方式来控制前端的云台摄像机，并通过发送控制命令控制云台摄像机的转动速度、方向，摄像机的变倍，从而监控现场的某些异常情况。例如，跟踪违规闯入的人或车辆，通过转动云台使摄像机朝向目标，监视其一举一动。目标的运动速度一般是确定的，例如人走路的速度，但是由于距离云台摄像机的距离不同，以相同速度行走时，距离云台摄像机越近，云台跟踪目标所需的角速度就越大；距离越远，所需的角速度就越小。这种差异，在实际控制中会给监控人员控制云台带来比较大的困难。以通过键盘控制云台为例，键盘的摇杆摇动的幅度越大，发送的控制命令中速度级别就越高，相应的云台的转动速度就越快。但是，由于目标距离云台摄像机的距离不同，在实际使用中，为了能够跟踪远方以一定速度运动的目标，云台需要以较慢的角速度转动，需要搬动摇杆的幅度就要比较小；而对于近处的目标，其以同样的速度运动时，云台需要以较快的角速度转动，需要搬动摇杆的幅度就要比较大。在跟踪人或车辆的过程中，由于被跟踪者往往会走近或者远离云台摄像机，监控人员除了需要调整摄像机变倍外，还需要适应新的摇杆搬动力度，以调整云台转动的速度。这种对键盘操作的变化，需要监控人员不断熟悉，才能较好的控制。如果目标的运动速度较快，即使监控人员能够熟练操作键盘控制云台，也很容易因为没能及时调整好云台的转动速度而导致被跟踪目标逃出监视范围。

行业内，很多厂家针对这种问题，给云台摄像机加入了变倍自适应功能，让云台的转动速度随着摄像机的变倍进行调整。但是，采用的方式多数以简单的整数倍数查询后进行速度调整，调整后速度曲线不是按比例调整，会导致速度曲线的形状发生变化。这种方式由于根据整数变倍调整速度，存在速度调整不够细腻，并不能让监控人员完全适应，另外不同变倍下由于速度曲线的变化，使得监控人员还是需要去不断适应云台速度的变化，依然无法有效控制云台跟踪目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法，包括以下步骤：

步骤1，对摄像机变倍进行查询，获取可变倍摄像机的变倍参数；

步骤2，根据摄像机的变倍参数，得出摄像机的实际转动速度；

步骤3，等待新的变倍指令，重复步骤101。

而且，所述步骤2中，根据摄像机变倍参数调整云台转动的速度级别实际转动速度Vi＝1/x×Vj，其中x为摄像机变倍，Vj为摄像机变倍为1倍时的云台转速。

本发明的有益效果在于：

1、本发明根据云台摄像机变倍的情况，自动对云台转动速度级别进行调整，使得监控人员在控制过程中，无论监控的目标距离远近，只要运动速度相同，对云台转动速度控制方式也相同，大大降低了监控人员对云台控制的难度以及跟踪目标时由于没有适应速度控制变化而导致跟踪失败的可能性。

2、本发明对控制设备硬件没有任何附加要求，能够在不增加任何硬件成本的前提下，很容易的加入各类小、中、大型云台摄像机中。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明监控目标和云台摄像机之间的距离与云台跟踪目标转动角度间的关系示例；

图3为本发明监控目标和云台摄像机之间的距离与物体在拍摄画面中大小变化间的关系示例。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明是根据摄像机变倍来调整云台转动速度，解决监控人员控制云台摄像机跟踪某运动目标时，在目标运动速度保持不变的情况下，由于云台跟踪目标时转动的角速度随着目标与云台间的距离而变化，使得监控人员很难掌握这种速度变化而很难控制云台准确跟踪目标。如图2所示，当某汽车距离云台摄像机100米时，汽车以某速度开过100米，云台摄像机跟踪该汽车需要转动α角度，当该汽车距离云台摄像机200米时，汽车以相同速度开过100米，云台摄像机跟踪该汽车需要转动β角度。很明显，汽车以某固定速度行驶时，云台摄像机跟踪汽车时所需要的转动速度，是与汽车距离云台摄像机的距离成反比的，也就是说云台摄像机距离汽车越远，跟踪汽车所需的转动速度越小。在监控人员控制云台摄像机跟踪某目标(如汽车)时，很显然，汽车距离云台摄像机的距离，监控人员是不知道的，这也就使得随着汽车与云台摄像机距离发生变化时，监控人员控制云台摄像机转动的速度要随之进行调整。这对于监控人员的控制熟练程度要求是较高的，稍有不慎就有可能让目标逃脱。

一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法，包括：步骤1，查询摄像机变倍参数；步骤2，根据摄像机的变倍参数，调整云台的垂直和水平转动速度级别；步骤3，等待新的变倍指令，重复步骤1。

步骤1，首先需要对摄像机变倍进行查询，获取可变倍摄像机的变倍参数。

由于观察某目标时，目标在监控画面中的比例是在一定范围内的，否则无法看清。摄像机的变倍数越大，目标在画面中所占的比例就越大，在监控过程中，为了能看清目标，往往都通过调整变倍来保持目标在画面中所占的比例。对于某个特定目标来说，当其保持在画面中的比例不变时，摄像机的变倍越大，其距离摄像机的距离就越远。由此可以看出，通过摄像机变倍参数能够衡量云台摄像机与目标之间的距离，进而调整云台的转动速度。

例如，使用Sony摄像机EX480CP。在变倍为1倍时，正向拍摄一辆宽度为2.5米的汽车，使汽车在屏幕中水平方向占据屏幕一半的宽度，此时汽车距离摄像机的距离在6米左右。将摄像机变倍调整至18倍，并调整摄像机与汽车间的距离，当汽车在屏幕中占据一半宽度时，汽车距离摄像机的距离约100米。

步骤2，根据摄像机的变倍参数，调整云台的垂直和水平转动速度级别。

从图2中可以看到，当目标运动速度确定的情况下，其距离云台摄像机越远，跟踪目标所需的转速就越低。因此，如果摄像机变倍越大，云台的转速应该越低。

云台摄像机的各项功能是通过发送协议命令控制的，包括转动控制命令，包含云台的转动方向和转动速度，通常转动速度会被分为若干等级，随着速度等级的增加或减少，云台的转动速度随之增加或减少。速度等级通常用一个数字表示，云台的实际转动速度与速度等级间通常只能说明增减关系，但并不一定有数值对应关系。例如速度等级为20时的云台转速比速度等级为40时要慢，但是并不表示速度等级20时的转速一定是40时的一半。这种对应关系可以通过一个二维曲线图表达出来，通常被称为云台的速度曲线。通过摄像机变倍参数控制云台转动速度时，应满足速度的调整不改变原速度曲线的形状，等比例对所有速度级别的速度进行缩放，比如将所有速度级别的实际转速乘以一个固定的系数使其统一等比例增加或减少。云台速度增减所需乘上的系数可以通过计算或者实测得到。

计算得到的方法，主要是根据摄像机变倍参数与实际拍摄图像关系得到。摄像机变倍的倍数通常是这样定义的，在变倍为1倍时，摄像机的视场角是最大的，此时拍摄到的物体在图像中占有一定面积，当变倍变为N倍时，所拍摄到的某物体在图像中的尺寸，宽度和高度都增加为原来的N倍。可以看到，摄像机变倍的倍数与画面显示实际物体的尺寸是有直接关系的，摄像机变倍的倍数，即指实际拍摄的物体在画面中的长度和宽度是摄像机变倍为1倍时的倍数。如果摄像机变倍固定的情况下，物体在画面中的尺寸变化，能够反映出物体与摄像机的距离。如图3所示，当摄像机变倍固定后，其视场角也是固定的，图中水平视场角为22.6度。距离摄像机100米时，其水平最大可视宽度为40米，当距离摄像机200米时，其水平最大可视宽度为80米，这种比例的变化对于垂直方向来说也是一样的。由此可以知道，某物体与摄像机的距离如果增大一倍，那么它在摄像机拍摄画面中的宽度和高度会减小一倍。进一步可以推论出，如果通过调节变倍来使物体在摄像机拍摄的画面中的大小保持不变，那么，摄像机变倍为与物体和摄像机的距离是成正比的。例如，物体在摄像机变倍为1倍时，在画面中占有1/4图像面积，如果物体与摄像机的距离增加到原来的2倍时，通过调整变倍仍保持其在拍摄画面中占有1/4图像面积，那么此时摄像机变倍应为2倍。通过图3也可以看到，如果摄像机跟踪某目标时，在目标距离摄像机为100米时，其行走40米，与其距离摄像机200米时，行走40米，云台所需要转动的角度相比，100米时需转动22.6度，而200米时只需转动11.3度。由此可以知道，在目标运动速度保持不变的情况下，云台摄像机与目标的距离每增加1倍，云台跟踪该目标所需要的转速则减小1倍。

因此，通过摄像机变倍来控制云台转速的方式，应根据摄像机实际的倍数变化，计算得到速度调整的系数，并将系数乘以摄像机变倍为1倍时云台所有速度级别下对应的实际速度Vj，从而得到当前摄像机变倍下所有速度级别的实际云台转速Vi，垂直和水平转速处理方式是相同的。例如，当前摄像机变倍x为3.2倍，由于转速和变倍成反比，因此调整系数应为变倍倍数的倒数，即0.3125。当前云台的各速度级别转速计算方法为，假设摄像机变倍为1倍时云台水平转速速度级别1为0.1度/秒，那么转速乘以调整系数后，应调整至0.03125度每秒，速度级别2为0.5度/秒，那么应调整为0.15625度/秒，以此类推就能算出所有速度级别在该变倍下的实际转动速度，垂直转速和水平转速的计算方式相同。

如果某些摄像机的变倍参数不能满足上述变倍倍数与拍摄物体在画面中大小的比例关系，那么就需要对摄像机倍数与拍摄物体在画面中大小变化的关系进行人为测定，创建一个映射表格，或者获得一个关系式。通过这一比例关系也同样能够通过变倍计算得到云台摄像机转速调整系数，从而根据变倍来调整云台转速。

步骤3，等待新的变倍指令，重复步骤1。

由于云台转速的调整完全是根据摄像机变倍来进行的，因此当摄像机保持某变倍状态时，各速度级别的转速也应保持不变。因此云台各速度级别转速，只有在变倍调整后才应随之调整。

通过采用以上方法，能够根据摄像机变倍参数来调节云台转动速度，在不改变云台摄像机速度曲线的基础上，让监控操作人员监控某运动目标时，无论目标距离云台摄像机远近，都能采用相同的速度控制方式进行云台控制，对目标实施跟踪。不会因为目标距离云台摄像机距离改变，而使得监控操作人员需要不断去适应由于目标距离变化而导致的云台速度控制的变化。大大减小了监控操作人员控制云台的复杂度，以及跟踪目标时由于没有适应速度控制变化而导致跟踪失败的可能性。

Claims (2)

1.一种根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，对摄像机变倍进行查询，获取可变倍摄像机的变倍参数；

步骤2，根据摄像机的变倍参数，得出摄像机的实际转动速度；

步骤3，等待新的变倍指令，重复步骤101。

2.根据权利要求1所述的根据摄像机变倍自适应调整云台转速的方法，其特征在于：所述步骤2中，根据摄像机变倍参数调整云台转动的速度级别实际转动速度Vi＝1/x×Vj，其中x为摄像机变倍，Vj为摄像机变倍为1倍时的云台转速。

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