CN103777649B - 云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，首先，布置一体化云台***，***由指令单元、显示单元、镜头、摄像机、云台、水平垂直反馈板以及云台控制主板组成，云台控制主板配置镜头，镜头内部有放大和焦距两个电机；在云台控制主板***布置云台并且其内部安装有垂直与水平两个电机，垂直方向为电位器，水平方向为若干霍尔编码器；在云台控制主板外部连接水平垂直反馈板。本发明设置完成后，随着云台水平转动，可根据水平坐标计算出当前指向，通过电路，将指向字符实时叠加到摄像机图像上；连续旋转云台水平坐标是通过由霍尔传感器构成的连续旋转编码器进行测量，霍尔传感器将电机的转角信号转换为脉冲信号。

Description

云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种应用于安防***中的连续旋转云台摄像机镜头指向远程设置及视频字符叠加的实现方法。

背景技术

摄像机云台是两个交流电机组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。但是，我们所说的云台区别于照相器材中的云台；照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控***所说的云台是通过控制***在远程可以控制其转动以及移动的方向的。

在安防***中，水平方向连续旋转云台的使用已经非常广泛，实际应用中经常需要在监视图像上叠加镜头指向字符，一般需要指明北、南、西、东、西北、东北、西南、东南共八个方向。云台的安装方向取决于安装环境，初次安装完成时摄像机镜头的指向是随机的，如何明确摄像机镜头指向有两种方法：

第一种：采用地磁传感器，实时测量出镜头的指向；优点是不受安装影响，***上电后就能指示；缺点是地磁传感器易受云台电机干扰，会造成指向不稳定或不准确，同时增加了成本。

第二种：人为设定一个初始指向(如北向)，然后根据云台水平电机的位置信息，通过算法计算出其它指向。同时，初始指向的实际坐标会保存在***存贮器中，下一次上电时会自动读取，不需要再次设定。这样，只要云台安装位置不再发生变化，云台摄像机的镜头指向问题便彻底解决了。

本发明就是基于第二种方法的原理实现云台摄像机镜头指向的远程设置功能。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种云台摄像机镜头指向远程设置及视频字符叠加的实现方法，设置完成后，随着云台的水平转动，根据水平坐标计算出当前指向，通过专用电路，将指向字符实时叠加到摄像机图像上，以解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，主要由以下步骤组成：

⑴首先，布置一个全向一体化云台***，该***由指令单元、显示单元、镜头、摄像机、云台、水平垂直反馈板以及云台控制主板组成，具体连接如下：

指令单元直接与云台控制主板相接用于发出云台控制指令，如键盘、网络控制平台，此云台控制主板的显示模块与外部显示单元相接，此显示单元为监视器或矩阵大屏幕，云台控制主板配置镜头并且组合后外部配置同一个防护罩，镜头内部有放大和焦距两个电机，并输出电机位置反馈信号，摄像机与云台控制主板连接用于输出视频图像；

⑵然后，继续根据步骤⑴，在云台控制主板***布置云台并且其内部安装有垂直与水平两个电机，用于输出电机位置反馈信号，垂直方向为电位器，水平方向为若干霍尔编码器；在云台控制主板外部连接水平垂直反馈板，用于将反馈信号通过RS232上传给云台控制主板；其中的云台控制主板用于接收指令，同时计算水平方向的角度，换算出方向值，通过RS232控制字符叠加模块在视频图像上叠加镜头指向字符；

⑶以上所布置的水平方向的若干霍尔传感器构成连续旋转编码器进行测量连续旋转云台水平坐标，霍尔传感器将电机的转角信号转换为脉冲信号，同时，编码器配有一个光电检测装置，负责云台每转一周，编码器计数值清零一次，光电检测装置不会随着云台的旋转而位置发生变化，即云台安装固定完成后，云台水平方向的零点位置将不再改变，这样云台水平方向任何一个位置将有一个唯一的计数值与之对应，这个计数值为云台水平方向坐标；

⑷对于云台初次安装或安装位置改变时，若得到摄像机镜头的正确指向，通过键盘或云台控制软件远程设置方位基准：操作云台使镜头指向正北方向，垂直、变倍、聚焦参数无须改变，若指向精确，借助指南针工具确认镜头实际指向为正北。

在步骤⑶中，若设置两个霍尔传感器，对应输出两路相位差为90°的脉冲信号，反转时A、B两路脉冲相对于正转时正好反相，脉冲编码器负责对脉冲计数，所得计数值对应电机的角位移。

在步骤⑷中，对于云台初次安装或安装位置改变时，若执行设置预置位61指令，***以正北方向保存此时水平方向上的坐标，并作为其它方向的基准。

本发明所述的云台摄像机镜头指向远程设置及视频字符叠加的实现方法的有益效果为：

⑴设置完成后，随着云台的水平转动，可根据水平坐标计算出当前指向，通过专用电路，将指向字符实时叠加到摄像机图像上；

⑵连续旋转云台水平坐标是通过由霍尔传感器构成的连续旋转编码器进行测量，霍尔传感器将电机的转角信号转换为脉冲信号；

⑶云台控制主板：接收指令，控制水平、垂直、变倍、聚焦等四个电机，同时计算水平方向的角度，换算出方向值，通过RS232控制字符叠加模块在视频图像上叠加镜头指向字符。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例的霍尔传感器构成连续旋转编码器原理示意图；

图2是本发明实施例的连续旋转编码器计数原理示意图；

图3是本发明实施例的全向一体化云台***连接图；

图4是本发明实施例的算法流程示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，主要由以下步骤组成：

⑴首先，布置一个全向一体化云台***，该***由指令单元、显示单元、镜头、摄像机、云台、水平垂直反馈板以及云台控制主板组成，具体连接如下：

指令单元直接与云台控制主板相接用于发出云台控制指令，如键盘、网络控制平台等，此云台控制主板的显示模块与外部显示单元相接，此显示单元为监视器或矩阵大屏幕，云台控制主板配置镜头并且组合后外部配置同一个防护罩，镜头内部有放大和焦距两个电机，并输出电机位置反馈信号，摄像机与云台控制主板连接用于输出视频图像；

⑵然后，继续根据步骤⑴，在云台控制主板***布置云台并且其内部安装有垂直与水平两个电机，用于输出电机位置反馈信号，垂直方向为电位器，水平方向为若干霍尔编码器；在云台控制主板外部连接水平垂直反馈板，用于将反馈信号通过RS232上传给云台控制主板；其中的云台控制主板用于接收指令，控制水平、垂直、变倍、聚焦四个电机，同时计算水平方向的角度，换算出方向值，通过RS232控制字符叠加模块在视频图像上叠加镜头指向字符；

⑶以上所布置的水平方向的若干霍尔传感器构成连续旋转编码器进行测量连续旋转云台水平坐标，霍尔传感器将电机的转角信号转换为脉冲信号，如图1中的A、B即为两个霍尔传感器，对应输出两路相位差为90°的脉冲信号，反转时A、B两路脉冲相对于正转时正好反相，脉冲编码器负责对脉冲计数，所得计数值对应电机的角位移；同时，编码器配有一个光电检测装置，负责云台每转一周，编码器计数值清零一次，光电检测装置不会随着云台的旋转而位置发生变化，即云台安装固定完成后，云台水平方向的零点位置将不再改变，这样云台水平方向任何一个位置将有一个唯一的计数值与之对应，这个计数值称为云台水平方向坐标；

连续旋转编码器计数原理以重型慢速云台为例：云台水平旋转一周角位移范围是0～360°，对应编码器的输出的水平方向坐标范围为0～31999；

以轻型快速云台为例：云台水平旋转一周角位移范围是0～360°，对应编码器的输出的水平方向坐标范围为0～7999；本案云台在上电自检过程中会自动确认云台转动一周的最大计数值；

⑷对于云台初次安装或安装位置改变时，若得到摄像机镜头的正确指向，通过键盘或云台控制软件远程设置方位基准：操作云台使镜头指向正北方向，垂直、变倍、聚焦参数无须改变，若指向精确，借助指南针工具确认镜头实际指向为正北；

执行设置预置位61指令(如键盘操作时按SET+61+ENTER)，***会以正北方向保存此时水平方向上的坐标，并作为其它方向的基准，此时摄像机图像上叠加的指向字符会变成“镜头指向：北”；

水平转动云台，正转或反转一周以上，依次检查各方向上的镜头指向字符是否正确，如果发现指向有误，可重新设置正北方位。

如图4所示，本发明实施例所述的云台摄像机镜头指向远程设置及视频字符叠加的实现方法，所涉及到的软件部分算法程序及注释如下：

算法说明：

以重型慢速云台为例，云台指向坐标值范围为0～31999

初始化，先设定一个预置位(‘dir_north’)，使该预置位的方向指向北

指向坐标差(‘dir_d’)等于当前任意方向的坐标值(MotStatus[0].curpos)减去‘dir_north’

如果dir_d<0，那么‘dir_d’重新赋值，dir_d＝dir_d+MotPara[0].potmax+1，

‘MotPara[0].potmax+1’为最大指向坐标值加1，即31999+1＝32000。

‘tmp2＝(MotPara[0].potmax+1)/16；’该语句是把八方向坐标分成16份。

如图所示分别tmp2*15与tmp2之间区域为1，即北；tmp2与tmp2*3之间区域为7，即东北；tmp2*3与tmp2*5之间区域为4，即东；tmp2*5与tmp2*7之间区域为8，即东南；tmp2*7与tmp2*9之间为区域2，即南；tmp2*9与tmp2*11之间区域为6，即西南；tmp2*11与tmp2*13之间区域为3，即西；tmp2*13与tmp2*15之间区域为5，即西北；

举例说明：

1.零点坐标可以是任意方向(图中用红线所示)，操作云台指向北，并设置为预置位(编号61)，这时得到北的坐标值。

2.当云台指向任意方向(图中标的示例点：a1、a2、b1、b2h1、h2)时，计算该点坐标与预置位坐标值之差(dir_d＝MotStatus[0].Curpos-dir_north；)，并根据坐标差的大小判断该点所在区域，如果坐标差在tmp2*15与tmp2之间(即算法第7行)，则该点指向北(如a1、a2)。

3.根据此方法依次类推(算法第8行至第14行)，可判断任意点所指方向。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，因此，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，其特征在于，由以下步骤组成：

⑴首先，布置一个全向一体化云台***，该***由指令单元、显示单元、镜头、摄像机、云台、水平垂直反馈板以及云台控制主板组成，具体连接如下：

指令单元直接与云台控制主板相接用于发出云台控制指令，此云台控制主板的显示模块与外部显示单元相接，此显示单元为监视器或矩阵大屏幕，云台控制主板配置镜头并且组合后外部配置同一个防护罩，镜头内部有放大和焦距两个电机，并输出电机位置反馈信号，摄像机与云台控制主板连接用于输出视频图像；

⑵然后，继续根据步骤⑴，在云台控制主板***布置云台并且其内部安装有垂直与水平两个电机，用于输出电机位置反馈信号，垂直方向为电位器，水平方向为若干霍尔编码器；在云台控制主板外部连接水平垂直反馈板，用于将反馈信号通过RS232上传给云台控制主板；其中的云台控制主板用于接收指令，同时计算水平方向的角度，换算出方向值，通过RS232控制字符叠加模块在视频图像上叠加镜头指向字符；

⑶以上所布置的水平方向的若干霍尔传感器构成连续旋转编码器进行测量连续旋转云台水平坐标，霍尔传感器将电机的转角信号转换为脉冲信号，同时，编码器配有一个光电检测装置，负责云台每转一周，编码器计数值清零一次，光电检测装置不会随着云台的旋转而位置发生变化，即云台安装固定完成后，云台水平方向的零点位置将不再改变，这样云台水平方向任何一个位置将有一个唯一的计数值与之对应，这个计数值为云台水平方向坐标；

⑷对于云台初次安装或安装位置改变时，若得到摄像机镜头的正确指向，通过键盘或云台控制软件远程设置方位基准：操作云台使镜头指向正北方向，垂直、变倍、聚焦参数无须改变，若指向精确，借助指南针工具确认镜头实际指向为正北。

2.根据权利要求1所述的云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，其特征在于：在步骤⑶中，若设置两个霍尔传感器，对应输出两路相位差为90°的脉冲信号，反转时A、B两路脉冲相对于正转时正好反相，脉冲编码器负责对脉冲计数，所得计数值对应电机的角位移。

3.根据权利要求1所述的云台摄像机镜头指向远程设置的实现方法，其特征在于：在步骤⑷中，对于云台初次安装或安装位置改变时，若执行设置预置位指令，***以正北方向保存此时水平方向上的坐标，并作为其它方向的基准。