CN106603900A - 云台摄像机控制***及方法 - Google Patents

云台摄像机控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云台摄像机控制***及方法，包括云台摄像机和云台摄像机控制设备，所述云台摄像机采用两台电机控制云台姿态的俯仰角和方位角，采用一台电机控制焦距调整，其中，所述云台摄像机控制设备包括：主控运算单元，用于数据处理和分发；GIS单元：存储有地图数据，用于设置云台摄像机和目标的地理信息数据；存储单元：用于存储运行参数；输入模块：连接鼠标、键盘和/或游戏手柄；输出模块：输出模块连接显示器，用于显示输出；控制接口：连接云台摄像机，用于获取并控制云台姿态和焦距状态。本发明提供的云台摄像机控制***及方法，能够更便捷地监控操作摄像机，快速对准目标进行监视，提高摄像机监视效率。

Description

云台摄像机控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种摄像机控制***及方法，尤其涉及一种云台摄像机控制***及方法。
背景技术
现有的云台摄像机，首先是由人来目视判断目标方位，并估算目标方位和摄像机指向的误差，然后手动操控云台使摄像机指向目标。这个过程需要人工参与，当目标距离较远时，还需要将摄像机调整到长焦端，这时摄像机视角非常小，瞄准目标需要十分细致的操作；这个过程中，需要不断的调整焦距和对准目标，需花费较长时间且使用不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种云台摄像机控制***及方法，能够更便捷地监控操作摄像机，快速对准目标进行监视，提高摄像机监视效率。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种云台摄像机控制***，包括云台摄像机和云台摄像机控制设备，所述云台摄像机采用两台电机控制云台姿态的俯仰角和方位角，一台电机控制焦距调整，其中，所述云台摄像机控制设备包括：主控运算单元，用于数据处理和分发；GIS单元：存储有地理信息和地图数据，用于设置云台摄像机和目标的地理信息数据；存储单元：用于存储运行参数；输入模块：连接鼠标、键盘和/或游戏手柄；输出模块：输出模块连接显示器，用于显示输出；控制接口：连接云台摄像机，用于获取云台姿态、焦距状态和控制云台姿态、焦距。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是还提供一种云台摄像机控制方法，包括如下步骤：步骤S1：采用云台摄像机控制设备获取待扫描监视的目标坐标；步骤S2：采用云台摄像机控制设备获取当前云台摄像机坐标和云台姿态；步骤S3：采用云台摄像机控制设备计算摄像机焦距调整的控制指令和云台姿态控制指令；步骤S4：所述云台摄像机接收云台摄像机控制设备发送的控制指令并分别调整焦距和云台姿态，从而快速对准待监视的目标。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的云台摄像机控制***及方法，通过获取云台摄像机的坐标和姿态参数以及目标的坐标，计算生成云台姿态和焦距调整的控制指令，并输出给云台摄像机从而达到自动控制的目的；从而能够更便捷地操作云台摄像机，快速对准目标进行监视，提高了云台摄像机监视实时性和效率。
附图说明
图1为本发明云台摄像机控制流程示意图；
图2为本发明的云台摄像机控制设备电路方框示意图；
图3为本发明的带网络接口的云台摄像机控制设备电路方框示意图；
图4为本发明云台摄像机控制***架构示意图；
图5为本发明云台摄像机控制***和远程计算机相连示意图；
图6为本发明云台摄像机控制***和远程控制设备相连示意图；
图7为本发明云台摄像机控制***和多设备组网相连示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明云台摄像机控制流程示意图。
请参见图1，本发明提供的云台摄像机控制方法，包括如下步骤：
步骤S1、采用云台摄像机控制设备获取目标坐标；
步骤S2：采用云台摄像机控制设备获取云台摄像机坐标和云台姿态；
步骤S3：采用云台摄像机控制设备计算摄像机焦距调整的控制指令和云台姿态控制指令；
步骤S4：云台摄像机接收云台摄像机控制设备发送的控制指令并执行，从而快速对准目标。
步骤S3中焦距控制参数组由多组参数组成，每组参数包括一个距离值和一个焦距值，以横坐标为距离值，纵坐标为焦距值，构成一个参数设置坐标***，每组参数为该坐标平面上的一点，距离值相邻的两点以直线连接，从而构成一条连续折线，每个距离值都可对应到一个焦距值，以用于计算焦距调整控制指令。
步骤S4在调整云台姿态过程中，当控制期望值超出俯仰角或方位角可调整的最大值时，云台的姿态先按期望值进行调整，云台不断缩小实际姿态与期望姿态的差，当到达可调整的最大值后将停止转动，控制设备检测到姿态没有变化且不是期望姿态，将发出提示信息。在调整摄像机焦距过程中，当焦距控制期望值超出焦距可调整的范围时，焦距先按期望值进行调整，摄像机不断缩小实际焦距与期望焦距的差，当到达可调整的最大值或最小值后将停止调整，控制设备检测到焦距没有变化且不是期望焦距，将发出提示信息。
一、三维坐标情况下的控制方法(可获取云台摄像机和目标的经纬度和高度数据)
1、获取目标三维(经度、纬度、高度)坐标
2、获取云台摄像机三维坐标；获取云台姿态，即获取当前摄像机的指向方位数据
3、计算控制指令。根据云台摄像机和目标的三维坐标，可计算得到目标相对于云台摄像机距离、方位角和俯仰角。距离用于计算生成调整摄像机焦距的控制指令，方位角和俯仰角用于生成云台姿态控制指令。
4、云台摄像机获取控制指令，分别调整焦距和云台姿态，从而快速对准目标。
二、二维坐标情况下的控制方法控制方法(无法获取云台摄像机或目标的高度数据)
1、获取目标二维(经度、纬度)坐标
2、获取云台摄像机二维坐标；获取云台姿态，即获取当前摄像机的指向方位数据
3、计算控制指令。根据云台摄像机和目标的二维坐标，可计算得到目标相对于云台摄像机距离、方位角。距离用于计算生成调整摄像机焦距的控制指令，方位角用于生成云台姿态控制指令。
4、云台摄像机获取控制指令，分别调整焦距和云台姿态。
5、手动操控云台俯仰角从而对准目标。
三、控制设备
1、常规设备
请参见图2，本发明的云台摄像机控制设备由运算单元、GIS单元、存储单元、输入模块、输出模块和控制接口组成。各模块主要功能及实现如下。
运算单元：用于数据处理和分发；
GIS单元：GIS单元存储有地图数据，包含各类目标的地理信息数据(三维坐标：经纬度和高度，当只有二维坐标信息(经纬度)时，云台的俯仰角不作自动调整，由人工进行控制)，可设置云台摄像机和目标的地理信息数据。
存储单元：用于存储运行参数(比如，当控制设备连接不同的摄像机时，可以加载相应的摄像机型号参数，以便顺利对接摄像机)
输入模块：连接鼠标、键盘、游戏手柄等，用于操作输入(比如：用鼠标进行目标选取，用键盘对云台摄像机坐标进行设置，用游戏手柄或键盘上的方向键控制云台姿态，游戏手柄或键盘上的按钮控制焦距等)；
输出模块：输出模块连接显示器，用于显示输出(比如：GIS地图显示，地图上标识云台摄像机并带有三维坐标信息，标识各类典型目标并带有三维坐标信息)
控制接口：连接云台摄像机，用于获取云台姿态、焦距状态，控制摄像机焦距和云台姿态。
2、具备远程控制功能的设备
请参见图3，控制设备可增加网络接口模块，远程计算机或远程控制设备可以通过网络接口与本地控制设备连接，从而具备远程控制功能
四、云台摄像机控制***
A.常规***
1、云台摄像机***由云台摄像机和控制设备组成。
2、控制设备可控制云台摄像机的云台姿态和摄像机焦距。
3、控制设备内的地图存储有各类目标的坐标；控制设备获取云台摄像机的坐标和云台姿态；控制设备计算云台姿态控制指令和摄像机焦距调整控制指令；
4、控制设备发送控制指令给云台摄像机从而对准目标并调整焦距，如图4所示。其中，主控运算单元可以选择单片机，输入模块可以选用USB接口模块，连接键盘、鼠标、游戏手柄；输出模块可选用GPU连接显示器。所述单片机通过数据总线与输出模块(GPU)、GIS单元、存储单元、控制接口连接，单片机的输入端与输入模块连接，单片机的网络端与网络接口连接。
B.远程控制***
控制设备可增加网络接口模块，远程计算机或远程控制设备可以通过网络接口与本地控制设备连接，比如通过互联网、局域网、无线通信网等，如图5和图6所示，从而具备远程控制功能。
i.两台组网
1、使用远程计算机。远程计算机通过网络接口可以实时获取本地控制设备的各类数据和参数，远程计算机通过其键盘、鼠标、游戏手柄等输入设备可以对本地控制设备进行操作。
2、使用(远程)控制设备。两台控制设备通过网络接口连接，远程设备可以实时获取本地控制设备的各类数据和参数，远程控制设备的操作指令可实时同步到本地设备，从而进行远程操控
i i.多台组网
多台组网即多台远程计算机或(远程)控制设备连接到(本地)控制设备，所有远程设备可以实时获取本地控制设备的各类数据和参数，远程控制设备的操作指令可实时同步到本地设备，从而进行远程操控，如图7所示,n为自然数。
i i i.控制权限。
所有设备实时侦听其它设备是否在操作，当有一台设备在操作时，其它远程设备无法中断该设备而获取控制权限。本地设备可实时中断其它正在操作的远程设备，获取控制权限。当云台摄像机正在执行控制指令时，所有控制设备均可中断执行。
综上所述，本发明提供的云台摄像机控制***及方法，通过获取摄像机的坐标和姿态参数以及目标的坐标，计算生成云台姿态和焦距调整的控制指令，并输出给云台摄像机从而达到自动控制的目的，具体优点如下：1、监控操作更便捷：在使用时只需要专注于目标的选取，而不需要关注云台摄像机的操作，提升了用户体验；2、实时性更高：可以同时对焦距和瞄准进行控制，快速对准目标进行监视，提高了摄像机监视效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种云台摄像机控制***，包括云台摄像机和云台摄像机控制设备，所述云台摄像机采用两台电机控制云台姿态的俯仰角和方位角，采用一台电机控制焦距调整，其特征在于，所述云台摄像机控制设备包括：
主控运算单元：用于数据处理和分发；
GIS单元：存储有地理信息和地图数据，用于设置云台摄像机和目标的地理信息数据；
存储单元：用于存储运行参数；
输入模块：连接鼠标、键盘和/或游戏手柄；
输出模块：输出模块连接显示器，用于显示输出；
控制接口：连接云台摄像机，用于获取云台姿态、焦距状态和控制云台姿态、焦距。
2.如权利要求1所述的云台摄像机控制***，其特征在于，所述云台摄像机控制设备还包括网络接口模块，用于连接远程控制终端。
3.一种云台摄像机控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的云台摄像机控制***，所述控制方法包括如下步骤：
步骤S1：采用云台摄像机控制设备获取待监视的目标坐标；
步骤S2：采用云台摄像机控制设备获取当前云台摄像机坐标和云台姿态；
步骤S3：采用云台摄像机控制设备计算摄像机焦距调整的控制指令和云台姿态控制指令；
步骤S4：所述云台摄像机接收云台摄像机控制设备发送的控制指令并分别调整焦距和云台姿态，从而快速对准待监视的目标。
4.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述目标坐标为包含经度和纬度的二维坐标，所述步骤S3根据云台摄像机和目标的二维坐标，计算得到目标相对于云台摄像机距离和方位角，并根据距离计算生成调整摄像机焦距的控制指令，根据方位角生成云台姿态控制指令。
5.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述目标坐标为包含经度、纬度和高度的三维坐标，所述步骤S3根据云台摄像机和目标的三维坐标，计算得到目标相对于云台摄像机距离、方位角和俯仰角，并根据距离计算生成调整摄像机焦距的控制指令，根据方位角和俯仰角生成云台姿态控制指令。
6.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述步骤S1用鼠标进行目标选取，所述控制方法还包括用键盘对云台摄像机的坐标进行设置，用游戏手柄或键盘上的方向键控制云台姿态，用游戏手柄或键盘上的按钮控制焦距。
7.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述云台摄像机控制设备还包括网络接口模块，用于连接远程控制终端。
8.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述步骤S3中计算焦距调整控制指令包括：预先设置多个焦距控制参数组，每组参数包括一个距离值和一个焦距值，以横坐标为距离值，纵坐标为焦距值，构成一个参数设置坐标***，每组参数为该坐标平面上的一点，距离值相邻的两点以直线连接，从而构成一条连续折线，每个距离值对应到一个焦距值。
9.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述步骤S4在调整云台姿态过程中，当控制期望值超出俯仰角或方位角可调整的最大值时，先按期望值调整云台姿态，云台不断缩小实际姿态与期望姿态的差，当到达可调整的最大值后将停止转动，云台摄像机控制设备检测到姿态没有变化且不是期望姿态，将发出提示信息。
10.如权利要求3所述的云台摄像机控制方法，其特征在于，所述步骤S4在调整摄像机焦距过程中，当焦距控制期望值超出焦距可调整的范围时，先按期望值调整焦距，摄像机不断缩小实际焦距与期望焦距的差，当到达可调整的最大值或最小值后将停止调整，云台摄像机控制设备检测到焦距没有变化且不是期望焦距，将发出提示信息。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170426

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