CN108200319A - 一种大变倍一体化摄像机及其自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大变倍一体化摄像机及其控制方法，该摄像机包括镜筒，所述镜筒内设有光学镜头、聚焦模块、主控模块、COMS传感器模块和后控板接口模块，所述主控模分别与COMS传感器模块、聚焦模块和后控板接口模块连接，所述聚焦模块与光学镜头连接；所述聚焦模块用于控制光学镜头进行对焦，并根据对焦指令进行快速自动对焦；所述主控模块用于向聚焦模块发送对焦指令和存储预置位命令对应的模数转换电压值，并根据预置位的调用命令发送相应的模数转换电压值至云台。本发明通过将摄像机的所有部件组合在一起，方便于安装摄像机，且该摄像机能够快速地进行自动对焦，满足用户快速自动对焦的要求，可广泛应用于摄像机领域。

Description

一种大变倍一体化摄像机及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及摄像机领域，尤其涉及一种大变倍一体化摄像机及其自动对焦方法。

背景技术

随着平安城市，森林防火，智慧城市建设的推进，安防产品在各行业快速普及，应用的多样化，环境的千差万别，我国安防视频监控行业逐渐向网络化、高清化、智能化方向发展。长焦距大变倍的高清镜头已成为森林安防，海事管理，铁路油田监控等领域的一个不可缺少的部分，其要求镜头倍数更高，拍摄距离更广、更远。目前市场上的高清远距离监控组成部分主要有：高倍率镜头、自动(手动)聚焦模块和网络摄像机，这三部分产品结构均属于单体结构，需三种组件组合在一起才能调试使用，这种结构造成安装上的不便。而且现有的大变倍一体化摄像机的对焦时间太长，无法满足用户对快速对焦的要求。

名词解释：far端为对焦最远极限端，near端为对焦最近极限端。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种安装方便的一体化摄像机。

本发明的另一目的是提供一种大变倍一体化摄像机的快速的自动对焦方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种大变倍一体化摄像机，包括镜筒，所述镜筒内设有光学镜头、聚焦模块、主控模块、COMS传感器模块和后控板接口模块，所述主控模分别与COMS传感器模块、聚焦模块和后控板接口模块连接，所述聚焦模块与光学镜头连接；

所述聚焦模块用于控制光学镜头进行对焦，并根据对焦指令进行快速自动对焦；

所述主控模块用于向聚焦模块发送对焦指令和存储预置位命令对应的模数转换电压值，并根据预置位的调用命令发送相应的模数转换电压值至云台。

进一步，所述聚焦模块包括自动聚焦单元和手动聚焦单元，所述自动聚焦单元包括电机、电位器和处理器，所述处理器分别与电机和主控模块连接，所述电位器分别与处理器和电机连接，所述光学镜头中设有对焦镜组，所述电机与对焦镜组连接；

所述电位器用于采集电机的工作状态的模数转换电压值，并将电压传输给处理器；

所述自动聚焦单元用于根据对焦指令控制光学镜头中的对焦镜组进行快速自动对焦。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，包括以下步骤：

S1、根据用户输入的变焦信息主控模块向处理器传输对焦指令；

S2、处理器根据对焦指令控制电机移动，并在电机移动完后获取电位器上的模数转换电压值S；

S3、处理器判断模数转换电压值S是否与预设的模数转换电压值相等，若是，执行S4；反之，执行S5；

S4、控制电机移动至预设的对焦位置；

S5、控制电机进行清晰对焦处理。

进一步，还包括对焦的自检步骤，该步骤包括以下步骤：

还包括对焦的自检步骤，该步骤包括以下步骤：

A1、处理器控制电机从near端移动至far端，在移动过程中调整光圈及后焦；

A2、处理器控制电机移动至near端，并获取电位器上的第一模数转换电压值Z1后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第二模数转换电压值F1；

A3、处理器控制电机移动至预设的中部位置，并获取电位器上的第三模数转换电压值Z2后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第四模数转换电压值F2；

A4、处理器控制电机移动至far端，并获取电位器上的第五模数转换电压值Z3后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第六模数转换电压值F3。

进一步，所述A2中的控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第二模数转换电压值F1的步骤，具体包括以下步骤：

A21、根据预设的移动方向进行移动搜索，并计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

A22、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，执行A23；反之，执行A21；

A23、判断最高的图像清晰度值是否大于或等于预设的图像清晰度值，若是，停止移动搜索并获取最高的图像清晰度值对应的第二模数转换电压值F1；反之，执行A1。

进一步，所述步骤S3，具体为：处理器判断模数转换电压值S是否与第一模数转换电压值Z1、第三模数转换电压值Z2或第五模数转换电压值Z3相等，若是，执行S4；反之，执行S5。

进一步，所述步骤S4，具体包括以下步骤：

判断数转换电压值S是否等于第一模数转换电压值Z1，若是，控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置；反之，执行下一步；

判断数转换电压值S是否等于第三模数转换电压值Z2，若是，控制电机移动至第四模数转换电压值F2对应的位置；反之，控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置。

进一步，所述步骤S5，具体包括以下步骤：

B1、判断Z1＜S＜Z2是否成立，若成立，执行B2～B4；反之，执行B5～B7；

B2、控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索；

B3、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

B4、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上；

B5、控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索；

B6、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

B7、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上。

进一步，在步骤S0前还设有预置位设置步骤，具体包括：

主控模块获取预置位设置命令，将预置位设置命令的数据格式与预设的数据命令格式进行对比，判断预置位设置命令的数据格式是否正确，并在判断正确后，将预置位命令对应的模数转换电压值存储在预设的电压值存储区。

进一步，所述预置位设置步骤还包括以下步骤：

主控模块接收到用户输入的预置位的调用命令后，根据调用命令从电压值存储区中获取模数转换电压值，并将模数转换电压值发送至云台。

本发明的有益效果是：一种大变倍一体化摄像机，包括镜筒，所述镜筒内设有光学镜头、聚焦模块、主控模块、COMS传感器模块和后控板接口模块，所述主控模分别与COMS传感器模块、聚焦模块和后控板接口模块连接，所述聚焦模块与光学镜头连接；所述聚焦模块用于控制光学镜头进行对焦，并根据对焦指令进行快速自动对焦；所述主控模块用于向聚焦模块发送对焦指令和存储预置位命令对应的模数转换电压值，并根据预置位的调用命令发送相应的模数转换电压值至云台。通过将摄像机的所有部件组合在一起，方便于安装摄像机，且该摄像机能够快速地进行自动对焦，满足用户快速自动对焦的要求。

本发明方法的有益效果：一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，包括以下步骤：S1、根据用户输入的变焦信息主控模块向处理器传输对焦指令；S2、处理器根据对焦指令控制电机移动，并在电机移动完后获取电位器上的模数转换电压值S；S3、处理器判断模数转换电压值S是否与预设的模数转换电压值相等，若是，执行S4；反之，执行S5；S4、控制电机移动至预设的对焦位置；S5、控制电机进行清晰对焦处理。通过将获取的模数转换电压值和预设的模数转换电压值进行对比判断，从而执行不同的自动对焦步骤，能够快速的进行快速的自动对焦，满足用户快速自动对焦的要求。

附图说明

图1是本发明一种大变倍一体化摄像机的结构框图；

图2是本发明一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，一种大变倍一体化摄像机，包括镜筒，所述镜筒内设有光学镜头、聚焦模块、主控模块、COMS传感器模块和后控板接口模块，所述主控模分别与COMS传感器模块、聚焦模块和后控板接口模块连接，所述聚焦模块与光学镜头连接；

所述聚焦模块用于控制光学镜头进行对焦，并根据对焦指令进行快速自动对焦；

所述主控模块用于向聚焦模块发送对焦指令和存储预置位命令对应的模数转换电压值，并根据预置位的调用命令发送相应的模数转换电压值至云台；

所述聚焦模块包括自动聚焦单元和手动聚焦单元，所述自动聚焦单元包括电机、电位器和处理器，所述处理器分别与电机和主控模块连接，所述电位器分别与处理器和电机连接，所述光学镜头中设有对焦镜组，所述电机与对焦镜组连接；

所述电位器用于采集电机的工作状态的模数转换电压值，并将电压传输给处理器；

所述自动聚焦单元用于根据对焦指令控制光学镜头中的对焦镜组进行快速自动对焦。

上述摄像机的工作原理为：所述COMS传感器模块用于采集视频图像及对视频图像进行预处理；所述后控板接口模块用于与外部功能模块进行接线对接；电位器根据电机移动或转动的不同状况输出不同的模数转换电压值。用户可以选择自动对焦和手动对焦，当用户选择了自动对焦后，主控模块会发送信息给聚焦模块，聚焦模块接收到信息后进入自动对焦模式，在本实施例中，处理器为FPGA芯片电路板。由于该摄像机是一体合成的，不仅方便与安装，且摄像机内各部件实用的协议一致，避免部件不兼容的情况。进入自动对焦模式后，根据用户输入的对焦信息，可以快速的对焦。在主控模块中存储设置预置位的信息，因为主控模块的处理能力和存储能力更加，所以能够更加精确地控制云台的预置位。

第二实施例

如图2所示，一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，包括以下步骤：

C1、进行对焦自检。

其中，C1包括C11～C14：

C11、处理器控制电机从near端移动至far端，在移动过程中调整光圈及后焦。

C12、处理器控制电机移动至near端，并获取电位器上的第一模数转换电压值Z1后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第二模数转换电压值F1。

其中，C12包括步骤C121～C123：

C121、根据预设的移动方向进行移动搜索，并计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值。

C122、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，执行C123；反之，执行C121。

C123、判断最高的图像清晰度值是否大于或等于预设的图像清晰度值，若是，停止移动搜索并获取最高的图像清晰度值对应的第二模数转换电压值F1；反之，执行C11。

C13、处理器控制电机移动至预设的中部位置，并获取电位器上的第三模数转换电压值Z2后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第四模数转换电压值F2。所述预设的中部位置为near端和far端的中点位置。

C14、处理器控制电机移动至far端，并获取电位器上的第五模数转换电压值Z3后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第六模数转换电压值F3。

C2、根据用户输入的变焦信息主控模块向处理器传输对焦指令。

C3、处理器根据对焦指令控制电机移动，并在电机移动完后获取电位器上的模数转换电压值S。

C4、处理器判断模数转换电压值S是否与预设的模数转换电压值相等，若是，执行步骤C5；反之，执行C6。该步骤具体为：处理器判断模数转换电压值S是否与第一模数转换电压值Z1、第三模数转换电压值Z2或第五模数转换电压值Z3相等，若是，执行步骤C5；反之，执行C6。

C5、控制电机移动至预设的对焦位置。

其中C5包括步骤C51～C52：

C51、判断数转换电压值S是否等于第一模数转换电压值Z1，若是，控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置；反之，执行下一步。

C52、判断数转换电压值S是否等于第三模数转换电压值Z2，若是，控制电机移动至第四模数转换电压值F2对应的位置；反之，控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置。

C6、控制电机进行清晰对焦处理。

其中C6包括步骤C61～C67：

C61、判断Z1＜S＜Z2是否成立，若成立，执行C62～C64；反之，执行C65～C67。

C62、控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索。

C63、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值。

C64、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上。

C65、控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索。

C66、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值。

C67、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上。

上述方法的工作原理为：在对焦自检获取分别获取第一模数转换电压值Z1、第二模数转换电压值Z2和第三模数转换电压值Z3，根据用户输入的信息，选择不同的对焦区间，这样可以更加快速的完成对焦，而且对焦的搜索范围覆盖了全域，提高了对焦的精度。

第三实施例

本实施例是在实施例二的基础上做进一步的限定，本实施例的不同点在于，包括以下步骤：

D1、主控模块获取预置位设置命令，将预置位设置命令的数据格式与预设的数据命令格式进行对比，判断预置位设置命令的数据格式是否正确，并在判断正确后，将预置位命令对应的模数转换电压值存储在预设的电压值存储区。

D2、主控模块接收到用户输入的预置位的调用命令后，根据调用命令从电压值存储区中获取模数转换电压值，并将模数转换电压值发送至云台。

目前的预置位调用命令直接发送至云台，云台的解码器再输出控制电压来驱动云台，通过云台的解码器的这种方法的精度不高。上述的方法通过主控模块发送原存储在电压值存储区的模数转换电压值给云台，实现云台预置位调用，提高了精度。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种大变倍一体化摄像机，其特征在于，包括镜筒，所述镜筒内设有光学镜头、聚焦模块、主控模块、COMS传感器模块和后控板接口模块，所述主控模分别与COMS传感器模块、聚焦模块和后控板接口模块连接，所述聚焦模块与光学镜头连接；

所述聚焦模块用于控制光学镜头进行对焦，并根据对焦指令进行快速自动对焦；

所述主控模块用于向聚焦模块发送对焦指令和存储预置位命令对应的模数转换电压值，并根据预置位的调用命令发送相应的模数转换电压值至云台。

2.根据权利要求1所述的一种大变倍一体化摄像机，其特征在于，所述聚焦模块包括自动聚焦单元和手动聚焦单元，所述自动聚焦单元包括电机、电位器和处理器，所述处理器分别与电机和主控模块连接，所述电位器分别与处理器和电机连接，所述光学镜头中设有对焦镜组，所述电机与对焦镜组连接；

所述电位器用于采集电机的工作状态的模数转换电压值，并将电压传输给处理器；

所述自动聚焦单元用于根据对焦指令控制光学镜头中的对焦镜组进行快速自动对焦。

3.一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据用户输入的变焦信息主控模块向处理器传输对焦指令；

S2、处理器根据对焦指令控制电机移动，并在电机移动完后获取电位器上的模数转换电压值S；

S3、处理器判断模数转换电压值S是否与预设的模数转换电压值相等，若是，执行S4；反之，执行S5；

S4、控制电机移动至预设的对焦位置；

S5、控制电机进行清晰对焦处理。

4.根据权利要求3所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，还包括对焦的自检步骤，该步骤包括以下步骤：

A1、处理器控制电机从near端移动至far端，在移动过程中调整光圈及后焦；

A2、处理器控制电机移动至near端，并获取电位器上的第一模数转换电压值Z1后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第二模数转换电压值F1；

A3、处理器控制电机移动至预设的中部位置，并获取电位器上的第三模数转换电压值Z2后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第四模数转换电压值F2；

A4、处理器控制电机移动至far端，并获取电位器上的第五模数转换电压值Z3后，控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第六模数转换电压值F3。

5.根据权利要求4所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，所述A2中的控制电机进行清晰对焦处理，从而获得第二模数转换电压值F1的步骤，具体包括以下步骤：

A21、根据预设的移动方向进行移动搜索，并计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

A22、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，执行A23；反之，执行A21；

A23、判断最高的图像清晰度值是否大于或等于预设的图像清晰度值，若是，停止移动搜索并获取最高的图像清晰度值对应的第二模数转换电压值F1；反之，执行A1。

6.根据权利要求4所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，所述步骤S3，具体为：处理器判断模数转换电压值S是否与第一模数转换电压值Z1、第三模数转换电压值Z2或第五模数转换电压值Z3相等，若是，执行S4；反之，执行S5。

7.根据权利要求4所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，所述步骤S4，具体包括以下步骤：

判断数转换电压值S是否等于第一模数转换电压值Z1，若是，控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置；反之，执行下一步；

判断数转换电压值S是否等于第三模数转换电压值Z2，若是，控制电机移动至第四模数转换电压值F2对应的位置；反之，控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置。

8.根据权利要求4所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，所述步骤S5，具体包括以下步骤：

B1、判断Z1＜S＜Z2是否成立，若成立，执行B2～B4；反之，执行B5～B7；

B2、控制电机移动至第二模数转换电压值F1对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索；

B3、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

B4、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上；

B5、控制电机移动至第六模数转换电压值F3对应的位置上后，判断图像清晰度是否大于或等于预设的清晰度值，若是，对焦完成；反之，根据预设的移动方向和移动步长进行移动搜索；

B6、计算电机在移动的每个位置的图像清晰度值，并在判断到图像清晰度值升高时，获取最高的图像清晰度值及对应的模数转换电压值；

B7、计算图像清晰度值的下降值，并在计算获得的图像清晰度值的下降值超过预设的第一阈值时，将电机移动至最高的图像清晰度值对应的位置上。

9.根据权利要求3所述的一种大变倍一体化摄像机的自动控制方法，其特征在于，在步骤S0前还设有预置位设置步骤，具体包括：

主控模块获取预置位设置命令，将预置位设置命令的数据格式与预设的数据命令格式进行对比，判断预置位设置命令的数据格式是否正确，并在判断正确后，将预置位命令对应的模数转换电压值存储在预设的电压值存储区。

10.根据权利要求9所述的一种大变倍一体化摄像机的预置位控制方法，其特征在于，所述预置位设置步骤还包括以下步骤：

主控模块接收到用户输入的预置位的调用命令后，根据调用命令从电压值存储区中获取模数转换电压值，并将模数转换电压值发送至云台。