CN102082900B - 消旋摄像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消旋摄像系统，主要解决了现有摄像系统在与目标存在相对旋转运动拍摄时，拍摄的图像十分模糊，后续采用软件补偿进行图像还原的方法效果差、存在图像失真的问题。其包括控制机构和摄像机构，控制机构包括微处理器和电机驱动模块；摄像机构包括外壳、摄像装置、导电滑环、速度陀螺、电机和轴承。
Description
技术领域
本发明涉及一种摄像系统，具体涉及一种消旋摄像系统，主要用于在两个相对旋转运动的物体中，通过一个旋转物体拍摄和记录另一个旋转物体的工作情况，属于图像处理领域。
背景技术
对于一个在运动过程中发生分离旋转的物体A，需要对分离后的运动情况进行拍摄和记录时，目前多采用摄像系统直接进行拍摄，但摄像系统的载体——物体B也在旋转，使得直接拍摄所得的照片和图像十分模糊，导致无法识别、精确记录物体A的运动情况，不利于技术人员事后进行分析处理。
因此，技术人员采用软件补偿对上述方式所获取的模糊图像进行还原，但该方法的效果并不理想，存在图像失真的情况，且该类软件较为复杂，成本高，并未从根本上解决图像和视频模糊的问题。
发明内容
本发明提供一种消旋摄像系统，主要解决了现有摄像系统在与目标存在相对旋转运动拍摄时，拍摄的图像十分模糊，后续采用软件补偿进行图像还原的方法效果差、存在图像失真的问题。
本发明的具体技术解决方案如下：
该消旋摄像系统，包括控制机构和摄像机构，其特征在于：所述控制机构包括微处理器和电机驱动模块；摄像机构包括外壳、摄像装置、导电滑环、速度陀螺、电机和轴承；摄像装置设置于外壳内，摄像装置与导电滑环一端连接，速度陀螺设置于另一端内部，速度陀螺与微处理器电连接，摄像装置设置在控制其旋转的电机上，电机通过轴承支撑；电机驱动模块与微处理器电连接，控制电机转速并为电机提供电压。
所述速度陀螺用于测量镜头的转速；所述微处理器用于接收速度陀螺测量的转速并进行处理，然后向电机驱动模块输出控制信号闭环控制，通过电机旋转调节摄像装置。
所述摄像装置包括光学镜头和与其连接的图像探测器。
所述电机为直流力矩电机，摄像装置与控制其旋转的电机内轴连接。
所述支撑电机的轴承为精密轴承。
本发明的优点在于：
本发明采用机械结构补偿的形式来实现消旋。消旋摄像系统安装于要分离的旋转物体B的后面，随旋转物体B进行约720°/s的转动。
本发明通过内置速度陀螺获取旋转载体B的转速，并通过电机带动摄像装置进行同速转动，以此消除旋转载体与摄像装置间存在的相对旋转运动，补偿像移效应，使其能够获取清晰图像。
本发明提供的消旋摄像系统用于航空、航天领域，满足了对体积重量和环境的适应性的严格要求。尤其是力学环境要承受较大量级的振动和冲击。该消旋摄像系统可以在较严酷的力学环境中，消除载体的旋转运动获取清晰图像，为有效观察目标的工作过程提供了有效的依据，试验结果能满足使用要求。可以获取在旋转运动中的两物体分离过程中的详细状况，为故障诊断和设备改造提供依据。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详述，如图1、图2所示：
该系统包括控制机构和摄像机构，控制机构包括微处理器和电机驱动模块；摄像机构包括外壳、摄像装置1、导电环4、速度陀螺5、电机3和轴承2。
摄像装置1设置于外壳内，摄像装置1与导电环4转子轴一端连接，速度陀螺5设置于转子轴另一端内部，速度陀螺5与微处理器电连接，摄像装置1设置在控制其旋转的电机3上，电机3采用直流力矩电机，摄像装置1与控制其旋转的电机3的内轴连接；电机通过轴承支撑，以两个P4精度级轴承作为支撑，以保证镜头的旋转精度和整体的刚度和较好的环境适应性，满足较严酷的振动和冲击过载；电机驱动模块与微处理器电连接，控制电机转速并为电机提供电压。
速度陀螺用于测量安装消旋摄像系统的物体的转速，为实现镜头转速的控制提供给定和反馈；微处理器用于接收速度陀螺测量的转速并进行处理，然后向电机驱动模块输出控制信号，通过电机旋转调节摄像装置的转速。
该系统所依据的原理如下：
1、检测装载消旋摄像系统的物体的转速，一般采用速度陀螺进行测量；
2、调节摄像装置的转速
由于摄像装置设置于装载消旋摄像系统的物体内，当装载消旋摄像系统的物体旋转时，摄像装置也进行旋转，当旋转的摄像装置进行拍摄时，所获取的图像十分模糊，需将摄像装置的转速消除，即摄像装置相对于大地静止；
将速度陀螺测得的安装消旋摄像系统的物体的转速传输至微处理器，得出摄像装置相对于大地静止需补偿的转速，由微处理器将该转速转换为补偿转速信号并传输至电机驱动模块，电机驱动模块按照补偿转速信号驱动电机旋转；电机带动摄像装置旋转，对摄像装置的转速进行调节；
3、获取图像
转速补偿后获取低于10°/s的清晰图像；当安装消旋摄像系统的物体的转速发生变化时，重复步骤1、2进行调节，使获取的图像低于10°/s。
本发明采用机械结构补偿的形式来实现消旋。消旋摄像系统安装于要分离的旋转物体的后面，随旋转物体进行约2转/秒的转动。
具体应用时，一般摄像系统可采用下述主要指标：视场角：对角线45±5度；摄像距离：1m～100m；图像制式：CCIR，25FPS；像元数：≥512×582；分辨要求：物距1m处，可分辨50mm×50mm物体；图像效果：图像转速低于10度/s。
Claims (5)
1.一种消旋摄像系统，包括控制机构和摄像机构，其特征在于：所述控制机构包括微处理器和电机驱动模块；摄像机构包括外壳、摄像装置、导电滑环、速度陀螺、电机和轴承；摄像装置设置于外壳内，摄像装置与导电滑环一端连接，速度陀螺设置于另一端内部，速度陀螺与微处理器电连接，摄像装置设置在控制其旋转的电机上，电机通过轴承支撑；电机驱动模块与微处理器电连接，控制电机转速并为电机提供电压。
2.根据权利要求1所述的消旋摄像系统，其特征在于：所述速度陀螺用于测量镜头的转速；所述微处理器用于接收速度陀螺测量的转速并进行处理，然后向电机驱动模块输出控制信号闭环控制，通过电机旋转调节摄像装置。
3.根据权利要求1或2所述的消旋摄像系统，其特征在于：所述摄像装置包括光学镜头和与其连接的图像探测器。
4.根据权利要求3所述的消旋摄像系统，其特征在于：所述电机为直流力矩电机，摄像装置与控制其旋转的电机内轴连接。
5.根据权利要求4所述的消旋摄像系统，其特征在于：所述支撑电机的轴承为P4级精密轴承。
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