CN105163032B - 基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置与方法 - Google Patents
基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置与方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及道路安全、图像处理技术领域，具体涉及一种基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置与方法；该装置包括转轴，水平导轨，以及竖直导轨，并在转轴底部设置重心调整块，这种结构设计，可以在悬臂梁发生摇摆的情况下，重心调整块自动将水平导轨调整为水平状态，同本课题组申请的发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》相比，不仅节省了水平仪，降低了硬件成本，而且补偿悬臂梁摇摆的过程中，减少了一个维度的主动控制，缩短了悬臂梁摇摆补偿时间，在悬臂梁高频摆动的情况下，抑制图像模糊，实现清晰成像的效果更加显著。
Description
技术领域
本发明涉及道路安全、图像处理技术领域，具体涉及一种基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置与方法。
背景技术
道路监控***是路网信息化、智能化的有力保障。可以实现第一时间对交通违章、交通事故、交通堵塞以及其他突发事件做出判断，进而调整控制参数，制定调度策略。而实现上述功能的两个必要条件是：清晰成像和实时成像。
现阶段，道路监控***多采用将监控摄像头安装于悬臂梁的结构，这种结构的优势在于结构简单，安装和维护成本低，但缺点在于，受振动和气流的影响，摄像头会发生随机摇摆，造成图像模糊，使得道路监控***不满足清晰成像条件，不利于路网的信息化和智能化。
针对上述问题，本课题组申请了一项发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》，该发明通过设置转轴，第一平动轴，以及第二平动轴三个关键器件，结合三角函数原理，对监控摄像头进行三维调整，确保监控摄像头对辅助目标相对位置不变，进而补偿振动和气流造成的悬臂梁摇摆，减少道路监控摄像头位置和角度的变化，有效抑制图像模糊，实现清晰成像，对实现路网信息化和智能化起到促进作用。
然而，在该发明还存在以下几个问题：
该装置与方法需要对道路监控摄像头进行三维主动调整，并且对应三个步骤，对悬臂梁摇摆的补偿延时较长，在悬臂梁高频摆动的情况下，监控摄像头清晰成像的效果不是特别理想。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置与方法，该装置与方法只需要对道路监控摄像头进行二维主动调整，并且只需要两个步骤，就能补偿悬臂梁摇摆，尤其在悬臂梁高频摆动的情况下，本发明抑制图像模糊，实现清晰成像的效果更加显著。
本发明的目的是这样实现的：
基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，包括摄像头二维调整模块和辅助目标模块；
所述摄像头二维调整模块包括水平导轨和竖直导轨，监控摄像头能够沿水平导轨水平运动，沿竖直导轨上下运动；监控摄像头底部通过转轴连接悬臂梁的水平支撑端；
所述的转轴为孔轴配合结构，轴能在孔中自由摆动；监控摄像头底部连接孔轴配合结构中的轴结构，轴结构底部连接重心调整块，悬臂梁的水平支撑端连接在孔轴配合结构中的孔结构两端；
所述摄像头二维调整模块还包括对准辅助目标模块的辅助摄像头；
所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板，上下设置在安装板上的第一辅助目标和第二辅助目标；所述第一辅助目标和第二辅助目标在辅助摄像头的视场内；第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角为β。
上述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，所述的第一辅助目标和第二辅助目标均为红外波段LED，辅助摄像头为红外波段CCD。
上述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，所述的第一辅助目标和第二辅助目标均向辅助摄像头辐射r射线，辅助摄像头为r射线接收器。
一种在上述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置上实现的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头沿水平导轨向外运动，或监控摄像头沿竖直导轨向下运动，或监控摄像头同时沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向下运动，或监控摄像头交替沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向下运动，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况二、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头沿水平导轨向内运动，或监控摄像头沿竖直导轨向上运动，或监控摄像头同时沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向上运动，或监控摄像头交替沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向上运动，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况三、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头同时沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向上运动，且水平导轨与竖直导轨的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况二、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头同时沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向下运动，且水平导轨与竖直导轨的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况三、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，结束。
一种在上述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置上实现的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头沿水平导轨向外运动，或监控摄像头沿竖直导轨向下运动，或监控摄像头同时沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向下运动，或监控摄像头交替沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向下运动，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况二、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头沿水平导轨向内运动，或监控摄像头沿竖直导轨向上运动，或监控摄像头同时沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向上运动，或监控摄像头交替沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向上运动，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况三、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头同时沿水平导轨向内运动、沿竖直导轨向下运动，且水平导轨与竖直导轨的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况二、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头同时沿水平导轨向外运动、沿竖直导轨向上运动，且水平导轨与竖直导轨的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况三、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，结束。
有益效果：
第一、同本课题组申请的发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》相比，本发明同样可以补偿悬臂梁摇摆，减少道路监控摄像头位置和角度的变化，有效抑制图像模糊，实现清晰成像，对实现路网信息化和智能化起到促进作用。
第二、同本课题组申请的发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》相比，由于本发明保留了将第一辅助目标和第二辅助目标设置在竖直设置的安装板上的结构，因此同样可以确保第一辅助目标和第二辅助目标相对地面位置不变，提高监控摄像头调整的准确程度。
第三、同本课题组申请的发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》相比，由于采用以下结构：转轴为孔轴配合结构，轴能在孔中自由摆动；监控摄像头底部连接孔轴配合结构中的轴结构，轴结构底部连接重心调整块，悬臂梁的水平支撑端连接在孔轴配合结构中的孔结构两端；因此即使悬臂梁发生摇摆，在重心调整块的作用下，也会自动将水平导轨调整为水平状态，不仅节省了水平仪，降低了硬件成本，而且补偿悬臂梁摇摆的过程中，减少了一个维度的主动控制，缩短了悬臂梁摇摆补偿时间，在悬臂梁高频摆动的情况下，抑制图像模糊，实现清晰成像的效果更加显著。
附图说明
图1是转轴及相关器件的连接示意图。
图2是摄像头三维调整模块和辅助目标模块相对位置示意图。
图3是本发明基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法具体实施例四的流程图。
图4是本发明基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法具体实施例五的流程图。
图中：11水平导轨、12竖直导轨、13监控摄像头、14转轴、15重心调整块、16辅助摄像头、21安装板、22第一辅助目标、23第二辅助目标。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例为基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置实施例。
本实施例的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，包括摄像头二维调整模块和辅助目标模块；
所述摄像头二维调整模块包括水平导轨11和竖直导轨12，监控摄像头13能够沿水平导轨11水平运动，沿竖直导轨12上下运动；监控摄像头13底部通过转轴14连接悬臂梁的水平支撑端；这部分结构与本课题组申请的另外一项发明专利《用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法》相同，在本申请中不再以附图的形式重复说明。
所述的转轴14为孔轴配合结构，轴能在孔中自由摆动；监控摄像头13底部连接孔轴配合结构中的轴结构，轴结构底部连接重心调整块15，悬臂梁的水平支撑端连接在孔轴配合结构中的孔结构两端；转轴14及相关器件的连接示意图如图1所示。
所述摄像头二维调整模块还包括对准辅助目标模块的辅助摄像头16；
所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板21，上下设置在安装板21上的第一辅助目标22和第二辅助目标23；所述第一辅助目标22和第二辅助目标23在辅助摄像头16的视场内；第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角为β。摄像头三维调整模块和辅助目标模块相对位置示意图如图2所示。
具体实施例二
本实施例为基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置实施例。
本实施例的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定第一辅助目标22和第二辅助目标23均为红外波段LED，辅助摄像头16为红外波段CCD。采用红外波段器件，是利用红外光抗干扰能力强的特点，提高防抖的效果。
具体实施例三
本实施例为基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置实施例。
本实施例的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定第一辅助目标22和第二辅助目标23均向辅助摄像头16辐射r射线，辅助摄像头16为r射线接收器。采用r射线，是利用r射线穿透力强，使得本发明防抖装置在有汽车、行人等障碍物时依然能够使用。
具体实施例四
本实施例为基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法实施例。
本实施例的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，流程图如图3所示。该方法包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头13沿水平导轨11向外运动，或监控摄像头13沿竖直导轨12向下运动，或监控摄像头13同时沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向下运动，或监控摄像头13交替沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向下运动，直到第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况二、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头13沿水平导轨11向内运动，或监控摄像头13沿竖直导轨12向上运动，或监控摄像头13同时沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向上运动，或监控摄像头13交替沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向上运动，直到第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况三、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头13同时沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向上运动，且水平导轨11与竖直导轨12的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况二、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头13同时沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向下运动，且水平导轨11与竖直导轨12的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况三、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β，结束。
具体实施例五
本实施例为基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法实施例。
本实施例的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，流程图如图3所示。该方法包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头13沿水平导轨11向外运动，或监控摄像头13沿竖直导轨12向下运动，或监控摄像头13同时沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向下运动，或监控摄像头13交替沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向下运动，直到第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况二、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头13沿水平导轨11向内运动，或监控摄像头13沿竖直导轨12向上运动，或监控摄像头13同时沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向上运动，或监控摄像头13交替沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向上运动，直到第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况三、第二辅助目标23和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头13同时沿水平导轨11向内运动、沿竖直导轨12向下运动，且水平导轨11与竖直导轨12的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况二、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头13同时沿水平导轨11向外运动、沿竖直导轨12向上运动，且水平导轨11与竖直导轨12的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况三、第一辅助目标22和辅助摄像头16的连线与竖直方向的夹角等于α，结束。
需要说明的是，本发明所述的向外运动，是指远离悬臂梁立杆方向运动，向内运动，是指向着悬臂梁立杆方向运动。
Claims (5)
1.基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，包括摄像头二维调整模块和辅助目标模块；
所述摄像头二维调整模块包括水平导轨(11)和竖直导轨(12)，监控摄像头(13)能够沿水平导轨(11)水平运动，沿竖直导轨(12)上下运动；监控摄像头(13)底部通过转轴(14)连接悬臂梁的水平支撑端；
所述的转轴(14)为孔轴配合结构，轴能在孔中自由摆动；监控摄像头(13)底部连接孔轴配合结构中的轴结构，轴结构底部连接重心调整块(15)，悬臂梁的水平支撑端连接在孔轴配合结构中的孔结构两端；
所述摄像头二维调整模块还包括对准辅助目标模块的辅助摄像头(16)；
所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板(21)，上下设置在安装板(21)上的第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)；所述第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)在辅助摄像头(16)的视场内；第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角为β。
2.根据权利要求1所述的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，所述的第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)均为红外波段LED，辅助摄像头(16)为红外波段CCD。
3.根据权利要求1所述的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，所述的第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)均向辅助摄像头(16)辐射r射线，辅助摄像头(16)为r射线接收器。
4.一种在权利要求1所述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置上实现的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头(13)沿水平导轨(11)向外运动，或监控摄像头(13)沿竖直导轨(12)向下运动，或监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向下运动，或监控摄像头(13)交替沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向下运动，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况二、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头(13)沿水平导轨(11)向内运动，或监控摄像头(13)沿竖直导轨(12)向上运动，或监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向上运动，或监控摄像头(13)交替沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向上运动，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤b；
情况三、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向上运动，且水平导轨(11)与竖直导轨(12)的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况二、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向下运动，且水平导轨(11)与竖直导轨(12)的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况三、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β，结束；
所述向内运动为靠近辅助目标模块方向运动，所述向外运动为远离辅助目标模块方向运动。
5.一种在权利要求1所述基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖装置上实现的基于二维运动补偿的道路监控摄像头防抖方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、如果：
情况一、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头(13)沿水平导轨(11)向外运动，或监控摄像头(13)沿竖直导轨(12)向下运动，或监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向下运动，或监控摄像头(13)交替沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向下运动，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况二、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头(13)沿水平导轨(11)向内运动，或监控摄像头(13)沿竖直导轨(12)向上运动，或监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向上运动，或监控摄像头(13)交替沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向上运动，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤b；
情况三、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤b；
步骤b、如果：
情况一、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向内运动、沿竖直导轨(12)向下运动，且水平导轨(11)与竖直导轨(12)的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况二、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头(13)同时沿水平导轨(11)向外运动、沿竖直导轨(12)向上运动，且水平导轨(11)与竖直导轨(12)的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况三、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(16)的连线与竖直方向的夹角等于α，结束；
所述向内运动为靠近辅助目标模块方向运动，所述向外运动为远离辅助目标模块方向运动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180130 Termination date: 20200922 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |