CN105700562A - 一种摄像机云台矫正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摄像机云台矫正装置及方法，所述矫正装置包括云台固定部、云台转动部、图像成像模块、运动识别处理模块、云台电机控制模块、限位模块，所述图像成像模块与所述运动识别处理模块、云台电机控制模块电连接；所述云台运动模块与所述云台电机控制模块机械连接；所述限位模块设置在所述云台上。本发明所述的摄像机云台矫正方法，代替目前采用步进电机来驱动，通过预先设置需要多少步从而将云台归零的方法来强制矫正，采用图像运动侦测技术结合机械控制对云台实现矫正，可靠性高。

Description

一种摄像机云台矫正装置及方法

技术领域

本发明涉及摄像机支撑平台技术领域，具体涉及一种摄像机云台矫正装置及方法。

背景技术

随着视频监控***的进一步发展，智能化、无人值守特点成为监视***发展的趋势之一，摄像机作为前端设备，在监控***中起着举足轻重的作用，其与后台软件配合实现更多智能化、自动化的功能，其支撑平台即云台。

云台内部有两个电机，分别负责云台的上下和左右各方向的转动。云台的定位是通过限位装置实现的，在使用过程中一旦限位装置损坏，则会造成云台无法定位的情况。

有些云台是采用步进电机来驱动，通过预先设置需要多少步从而将云台归零的方法来强制矫正。但是每次定位必然会多多少少造成云台过载的问题，甚至云台需要在原地驱动电机转动一周需要的全部步数，这样就会导致云台电机寿命受损，可靠性也不高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种摄像机云台矫正装置及方法，在不需要限位开关的情况下避免使用转动固定步数的方法来实现云台重新定位，达到降低成本，保护电机寿命，提高可靠性的目的。

为解决以上技术问题，本发明提供的第一方面的技术方案是一种摄像机云台矫正装置，包括云台固定部、云台转动部，还包括，

图像成像模块，用于采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

运动识别处理模块，用于接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；

云台电机控制模块，用于接收所述运动识别处理模块所发送的云台控制命令，并将所述云台控制命令发送到云台运动模块控制云台矫正运动；

云台运动模块，用于驱动云台运动；

限位模块，用于阻止云台运动；

所述图像成像模块与所述运动识别处理模块、云台电机控制模块电连接；所述云台运动模块与所述云台电机控制模块机械连接；所述限位模块设置在所述云台上。

进一步地，所述云台运动模块包括云台水平运动模块和云台垂直运动模块；

所述云台水平运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台水平矫正运动；

所述云台垂直运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台垂直矫正运动。

进一步地，所述限位模块包括云台固定部限位模块、云台转动部限位模块；

所述云台固定部限位模块即0点限位模块，设置在所述云台固定部即云台基座上；

所述云台转动部限位模块即摄像头限位装置，设置在所述云台转动部即摄像机与云台连接部。

进一步地，所述云台固定部限位模块、云台转动部限位模块均为凸条结构，且云台固定部限位模块、云台转动部限位模块的初始0位置为发生限位时的位置。

本发明提供的第二方面的技术方案是一种摄像机云台矫正方法，包括以下步骤：

A、图像成像模块采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

B、运动识别处理模块接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；

C、云台电机控制模块接收所述运动识别处理模块所发送的云台控制命令，并将该云台控制命令发送到云台运动模块；

D、云台运动模块接收到云台控制命令，并根据控制命令控制云台矫正运动。

进一步地，所述步骤C中所述的云台控制命令包括云台水平矫正命令和云台垂直矫正命令。

进一步地，所述步骤B包括以下步骤：

B1、运动识别处理模块设置敏感度阈值、移动侦测区域，对所接收的图片进行处理并与上一帧图片比较，根据比较后的结果是否超过敏感度阈值，判断图像画面变化；如果图像画面有变化进入步骤B2，如果图像画面没有变化继续步骤B1；

B2、运动识别处理模块发送控制命令给云台运动模块，同时，判断云台是否矫正到位。

进一步地，所述步骤C包括以下步骤：

C1、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

C2、如果是云台水平矫正命令，首先云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；

C3、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台；

C4、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台。

进一步地，所述步骤C包括以下步骤：

C1、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

C2、如果是云台垂直矫正命令，首先云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；

C3、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台；

C4、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的摄像机云台矫正装置稳定性好，避免限位开关等的易劳损元件、去除传感器元件，结构上更简洁，成本更低。同时，在使用过程中避免一旦限位装置损坏，则会造成云台无法定位的情况。

本发明所述的摄像机云台矫正方法，代替目前采用步进电机来驱动，通过预先设置需要多少步从而将云台归零的方法来强制矫正，采用图像运动侦测技术结合机械控制对云台实现矫正，可靠性高。

本发明所述的摄像机云台矫正方法可以避免目前采用步进电机定位多多少少造成云台过载的问题；同时可以避免在矫正过程中因云台需要在原地驱动电机转动一周需要的全部步数而导致云台电机寿命受损。

附图说明

图1是本发明摄像机云台矫正装置结构框图；

图2是本发明摄像机云台矫正装置结构示意图；

图3是本发明摄像机云台矫正方法流程图；

图4是图3中所述步骤S2进一步实现的流程图；

图5是图3中所述步骤S3进一步实现的流程图；

图6是图3中所述步骤S3另一进一步实现的流程图；

图7是本发明摄像机云台矫正方法具体实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明所述的摄像机云台矫正装置及方法，代替目前采用步进电机来驱动，通过预先设置需要多少步从而将云台归零的方法来强制矫正，达到降低成本，保护电机寿命，提高可靠性的目的。

实施例1

参见图1，本发明所描述的摄像机云台矫正装置，包括云台固定部1、云台转动部2、图像成像模块3、运动识别处理模块4、云台电机控制模块5、云台运动模块6、限位模块7。图像成像模块3与运动识别处理模块4、云台电机控制模块5电连接；云台运动模块6与云台电机控制模块5机械连接；限位模块7设置在所述云台上。

其中，云台运动模块6又包括云台水平运动模块和云台垂直运动模块，所述的云台水平运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台水平矫正运动；所述的云台垂直运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台垂直矫正运动。限位模块7又包括云台固定部限位模块、云台转动部限位模块，所述的云台固定部限位模块即0点限位模块，设置在所述云台固定部1即云台基座上。所述的云台转动部限位模块即摄像头限位装置，设置在所述云台转动部2即摄像机与云台连接部。

具体地，图像成像模块3为摄像头，用于采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块4；运动识别处理模块4，用于接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；云台电机控制模块5，用于接收运动识别处理模块4发送的云台控制命令，并将所述云台控制命令发送到云台运动模块6控制云台矫正运动；限位模块7，用于阻止云台运动。

参见图2，云台固定部1与云台转动部2通过云台连接轴8固定连接，云台驱动电机9围绕连接轴8设置。云台固定部限位模块沿连接轴8径向设置在云台基座上，云台转动部限位模块沿连接轴8径向设置在云台转动部上。所述的云台固定部限位模块、云台转动部限位模块均为凸条结构，且云台固定部限位模块、云台转动部限位模块的初始0位置即发生限位的位置。

本发明所述的摄像机云台矫正装置去除目前限位开关、传感器等的易劳损元件，结构上更简洁，成本更低。同时，在使用过程中避免一旦限位装置损坏，则会造成云台无法定位的情况。

实施例2

参见图3，本发明基于前述摄像机云台矫正装置实现摄像机云台矫正方法，包括以下步骤：

S1、摄像头采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

S2、运动识别处理模块接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；

S3、云台电机控制模块云台控制命令，并将该云台控制命令发送到云台运动模块，云台运动模块接收到云台控制命令，并根据控制命令控制云台矫正运动。

具体地，所述步骤S3中所述的云台控制命令包括云台水平矫正命令和云台垂直矫正命令。所述的云台控制命令又运动识别处理模块发送到云台电机控制模块。

参见图4，上述步骤S2具体包括以下步骤：

S201、运动识别处理模块设置敏感度阈值、移动侦测区域，对所接收的图片进行处理并与参照图片比较，根据比较后的结果是否超过敏感度阈值，判断图像画面变化；如果图像画面有变化进入步骤S202，如果图像画面没有变化继续步骤S201；其中，所述的参照图片是上一帧或上一秒图像成像模块即摄像头采集到的图片。

S202、运动识别处理模块发送控制命令给云台运动模块，同时，判断云台是否矫正到位。

参见图5，所述步骤S3的一种实现方式具体包括以下步骤：

S301、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

S302、如果是云台水平矫正命令，首先云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；

S303、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台；

S304、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台。

参见图6，上述步骤S3的另一种实现方式具体包括以下步骤：

S305、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

S306、如果是云台垂直矫正命令，首先云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；

S307、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台；

S308、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台。

本发明所述的摄像机云台矫正方法，代替目前采用步进电机来驱动，通过预先设置需要多少步从而将云台归零的方法来强制矫正，采用图像运动侦测技术结合机械控制对云台实现矫正，可靠性高。

具体地，本发明所述的摄像机云台矫正方法的实现包括以下步骤：

S101、设备启动，摄像头采集图像，运动识别处理模块预设置敏感度阈值、参照图片数值；摄像头将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

S102、运动识别处理模块处理所接收的图像，判断图像画面是否发生变化；

具体地，对所接收的图片进行处理计算，与预先设置的参照图片数值作比较计算，根据比较后的结果判断图像画面是否发生变化。如果比较后的结果超过所设敏感度阈值，则图像画面发生变化，敏感度触发输出，运动识别处理模块输出云台控制命令给云台电机控制模块。如果比较后的结果不超过所设敏感度阈值，则图像画面没发生变化，敏感度不会触发输出，运动识别处理模块就不会输出云台控制命令给云台电机控制模块。

所述的参照图片是上一帧或上一秒摄像头采集到的图片。

S103、云台电机控制模块接收到云台控制命令，判断云台控制命令类型并相应地控制云台运动模块对云台进行矫正。

具体地，如果是云台水平矫正命令，首先云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；

如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台；

如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台。

同样的，可以先垂直矫正，后水平矫正，如下：

如果是云台垂直矫正命令，首先云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；

如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台；

如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台。

矫正结束。本发明所述的判断云台是否水平或垂直矫正到位，是通过矫正云台后继续判断图像画面是否发生移动而实现的。如果图像画面发生移动，则证明云台还没有矫正到位，还需继续矫正；如果图像画面没有发生移动，则证明云台矫正到位，不需要继续矫正，此时限位模块阻碍云台继续转动。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种摄像机云台矫正装置，包括云台固定部、云台转动部，其特征在于，还包括，

图像成像模块，用于采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

运动识别处理模块，用于接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；

云台电机控制模块，用于接收所述运动识别处理模块所发送的云台控制命令，并将所述云台控制命令发送到云台运动模块控制云台矫正运动；

云台运动模块，用于驱动云台运动；

限位模块，用于阻止云台运动；

所述图像成像模块与所述运动识别处理模块、云台电机控制模块电连接；所述云台运动模块与所述云台电机控制模块机械连接；所述限位模块设置在所述云台上。

2.根据权利要求1所述的摄像机云台矫正装置，其特征在于，所述云台运动模块包括云台水平运动模块和云台垂直运动模块；

所述云台水平运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台水平矫正运动；

所述云台垂直运动模块，用于接收云台控制命令，并根据云台控制命令控制云台垂直矫正运动。

3.根据权利要求1所述的摄像机云台矫正装置，其特征在于，所述限位模块包括云台固定部限位模块、云台转动部限位模块；

所述云台固定部限位模块即0点限位模块，设置在所述云台固定部即云台基座上；

所述云台转动部限位模块即摄像头限位装置，设置在所述云台转动部即摄像机与云台连接部。

4.根据权利要求3所述的摄像机云台矫正装置，其特征在于，所述云台固定部限位模块、云台转动部限位模块均为凸条结构，且云台固定部限位模块、云台转动部限位模块的初始0位置为发生限位时的位置。

5.一种摄像机云台矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、图像成像模块采集图像并将所采集的图像发送到运动识别处理模块；

B、运动识别处理模块接收所述图像成像模块发送的图像，并对图像进行分析，识别图像运动；

C、云台电机控制模块接收所述运动识别处理模块发送的云台控制命令，并将该云台控制命令发送到云台运动模块；

D、云台运动模块接收到云台控制命令，并根据控制命令控制云台矫正运动。

6.根据权利要求5所述的摄像机云台矫正方法，其特征在于，所述步骤C中所述的云台控制命令包括云台水平矫正命令和云台垂直矫正命令。

7.根据权利要求5所述的摄像机云台矫正方法，其特征在于，所述步骤B包括以下步骤：

B1、运动识别处理模块设置敏感度阈值、移动侦测区域，对所接收的图片进行处理并与上一帧图片比较，根据比较后的结果是否超过敏感度阈值，判断图像画面变化；如果图像画面有变化进入步骤B2，如果图像画面没有变化继续步骤B1；

B2、运动识别处理模块发送控制命令给云台运动模块，同时，判断云台是否矫正到位。

8.根据权利要求5所述的摄像机云台矫正方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

C2、如果是云台水平矫正命令，首先云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；

C3、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台；

C4、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台。

9.根据权利要求5所述的摄像机云台矫正方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、云台运动模块接收到云台控制命令，并判断所述云台控制命令类型；

C2、如果是云台垂直矫正命令，首先云台垂直运动模块垂直向下转动云台，并判断云台是否垂直矫正到位；

C3、如果云台垂直矫正到位，限位模块阻止云台转动；云台水平运动模块水平顺时针转动云台，并判断云台是否水平矫正到位；否则，云台垂直运动模块继续垂直向下转动云台；

C4、如果云台水平矫正到位，限位模块阻止云台转动；否则，云台水平运动模块继续水平顺时针转动云台。