CN103986878A - 一种操作云台摄像机的遥控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种操作云台摄像机的遥控装置及方法，该遥控装置包括传感器、控制模块、指令生成模块和网络连接模块。该方法通过传感器感知本装置的位置状态变化得到检测数据，控制模块获取检测数据生成操作参数，指令生成模块通过云台控制协议将所述操作参数转变为云台操作指令，最后由网络连接模块与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。本发明的遥控装置及方法，具有操作灵活，反应快捷准确的特点。
Description
技术领域
本发明属于视频监控技术领域，尤其涉及视频监控系统中一种操作云台摄像机的遥控装置及方法。
背景技术
随着视频监控在安防领域的推广应用，大量监控摄像机分布在城市的角角落落。在视频监控系统中，摄像机分布在各个现场，而客户端通常集中在机房或管理中心，用户需要通过客户端来进行视频的实时查看和存储。
在目前的情况下，用户通常是在客户端通过应用程序界面或者使用同PC连接的云台控制键盘及摇杆，来发出指令，对云台摄像机的上、下、左、右的动作进行控制，以及对镜头进行调焦变倍等操作。
使用应用程序界面来对云台摄像机进行操作，通常是以菜单的形式在菜单上呈现控制按钮箭头，然后当需要操作时，点击对应的方向按钮，实现方向的控制。或者通过应用程序在界面上设置虚拟按钮，通过操作虚拟按钮来对云台摄像机进行控制操作。
显然目前的操作模式比较单一，操作比较复杂，反应不够快捷。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作云台摄像机的遥控装置及方法，为用户操作远端云台摄像机提供便利，反应快，操作简单。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种操作云台摄像机的遥控装置，用于通过网络操作远端连接的云台摄像机，该装置包括：
传感器，用于感知本装置的位置状态变化得到检测数据；
控制模块，用于从所述传感器获取检测数据，生成操作参数；
指令生成模块，用于通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令；
网络连接模块，用于与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。
进一步地，该遥控装置的操作模式包括控制模式或/和同步模式，当所述操作模式为控制模式时，所述控制模块获取位置状态变化前后的检测数据，以检测数据差值作为操作参数；当所述操作模式为同步模式时，所述控制模块将获取的当前检测数据直接作为操作参数。
当所述传感器为方向传感器，所述检测数据包括倾斜度Ax、滚动角度Ay和方位Az，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴旋转的角度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将倾斜度Ax变化对应的操作参数转变为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将滚动角度Ay变化对应的操作参数转变为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将滚动角度Az变化对应的操作参数转变为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
当所述传感器为加速度传感器，所述检测数据包括沿X轴方向的加速度Bx、沿Y轴方向的加速度By和沿Z轴方向的加速度Bz，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴平移的加速度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
进一步地，该遥控装置还包括反馈模块，所述控制模块还用于接收云台摄像机的操作指令响应结果，控制所述反馈模块向操作用户进行反馈。
本发明还提出了一种操作云台摄像机的方法，采用上述的遥控装置通过网络操作远端连接的云台摄像机，其特征在于，该方法包括步骤：
感知所述遥控装置的位置状态变化得到检测数据；
获取检测数据生成操作参数；
通过云台控制协议将所述操作参数转变为云台操作指令；
与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。
进一步地，所述遥控装置的操作模式包括控制模式或/和同步模式，当所述操作模式为控制模式时，所述获取检测数据生成操作参数，是以获取的所述遥控装置的位置状态变化前后的检测数据差值作为操作参数；当所述操作模式为同步模式时，所述获取检测数据生成操作参数，是以获取的所述遥控装置的当前检测数据直接作为操作参数。
当所述传感器为方向传感器，所述检测数据包括倾斜度Ax、滚动角度Ay和方位Az，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴旋转的角度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将倾斜度Ax变化对应的操作参数转变为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将滚动角度Ay变化对应的操作参数转变为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将滚动角度Az变化对应的操作参数转变为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
当所述传感器为加速度传感器，所述检测数据包括沿X轴方向的加速度Bx、沿Y轴方向的加速度By和沿Z轴方向的加速度Bz，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴平移的加速度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
进一步地，所述操作云台摄像机的方法还包括步骤：
接收云台摄像机的操作指令响应结果，向操作用户进行反馈。
本发明提出的操作云台摄像机的遥控装置及方法，通过直接转动或平移装置本身，生成云台操作指令来操作云台，操作简单直观。通过进行模式切换，可以实现不同的操作模式，带给用户不同的体验。同时通过反馈模块振动来提醒用户，有效的实现与用户的互动。本发明的装置及方法，用于远端操作云台摄像头动作以跟踪被监控对象，具有操作灵活，反应快捷准确的特点。
附图说明
图1为本发明操作云台摄像机的遥控装置的结构示意图；
图2为本发明操作云台摄像机的遥控装置在空间坐标系中的位置关系示意图；
图3为本发明操作云台摄像机的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
如图1所示，本发明操作云台摄像机的遥控装置包括传感器、控制模块、指令生成模块和网络连接模块。
其中传感器用于感知本装置的位置状态变化得到检测数据。传感器可以是方向传感器，或加速度传感器，或陀螺仪传感器，或磁力传感器和重力传感器等。本实施例通过方向传感器来进行说明，选用其他传感器也能达到类似的目的，至于所选择的传感器类型，本技术领域的技术人员可以根据需要灵活选择，这里不再赘述。
图2示出了本装置在空间坐标系中的位置关系，图中平行四边形表示本装置，将本装置水平放置在XY轴构成的水平面上，其中的方向传感器可以检测三个数据，分别为倾斜度Ax、滚动角度Ay和方位Az，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴旋转的角度，其中：
Ax值表示倾斜度，或本装置翘起的程度，当本装置绕着X轴倾斜时该值发生变化，取值范围是-180～180。假设将本装置朝上水平放在桌子上，这时如果桌子是完全水平的，Ax的值应该是0(由于很少有桌子是绝对水平的，因此，该值很可能不为0，但一般都是-5和5之间的某个值)。例如从本装置顶部开始抬起，直到将本装置沿X轴旋转180度(朝下水平放在桌面上)。在这个旋转过程中，Ax会在0到-180之间变化，也就是说，从本装置顶部抬起时，Ax的值会逐渐变小，直到等于-180。如果从本装置底部开始抬起，直到将手机沿X轴旋转180度，这时Ax会在0到180之间变化，也就是Ax的值会逐渐增大，直到等于180。
Ay值表示本装置沿着Y轴的滚动角度，取值范围是-90～90。假设将本装置朝上水平放在桌面上，这时如果桌面是平的，Ay的值应为0。将本装置左侧逐渐抬起时，Ay的值逐渐变小，直到本装置垂直于桌面放置，这时Ay的值是-90。将本装置右侧逐渐抬起时，Ay的值逐渐增大，直到本装置垂直于桌面放置，这时Ay的值是90。在垂直位置时继续向右或向左滚动，Ay值会继续在-90至90之间变化。
Az值表示方位，也就是本装置绕着Z轴旋转的角度。例如Az值为0表示北(North)；90表示东(East)；180表示南(South)；270表示西(West)。
可见当本装置的位置状态如方位、倾斜度、滚动角度发生变化时，对应方向传感器的检测数据跟着发生变化，从而可以根据发生变化的检测数据生成操作参数来控制云台摄像机动作。用户通过改变本装置的位置状态来控制云台摄像机按照要求动作，更好的完成监控任务。
控制模块用于从传感器获取检测数据，生成操作参数。控制模块在获取检测数据后，有两种方法来生成对应的操作参数，分别对应不同的操作模式。本装置对应的操作模式可以有控制模式，或同步模式，在控制模式下，以检测数据差值作为操作参数，而在同步模式下，将获取的当前检测数据直接作为操作参数。
在本实施例中，采用的是方向传感器，在控制模式下，控制模块计算云台摄像机操作参数过程如下：
控制模块首先读取传感器的检测数据初值；
用户对本装置进行操作，本装置的位置状态发生变化，控制模块再次读取传感器的检测数据，得到新位置状态下的检测数据；
控制模块计算位置状态变化导致的检测数据差值，得到云台摄像机操作参数。
例如，对于方向传感器，其检测数据初值为Ax0、Ay0、Az0，而在本装置进行旋转后，再次检测得到的检测数据为Ax1、Ay1、Az1，从而得到沿X轴、Y轴、Z轴的转动分别为(Ax1-Ax0)、(Ay1-Ay0)和(Az1-Az0)，在控制模块将检测数据差值分别作为云台摄像机转动的云台摄像机操作参数。假设将(Ax1-Ax0)和(Ay1-Ay0)作为云台摄像机左右、上下转动的云台摄像机操作参数，将(Az1-Az0)作为摄像机镜头拉近和拉远的云台摄像机操作参数，如果(Az1-Az0)值大于零，则触发云台摄像机镜头拉近，对应于图像的放大，反之触发摄像机镜头拉远，对应于图像的缩小，(Az1-Az0)的绝对值越大，镜头拉远或拉近的速度越大。
而对于同步操作模式，控制模块将获取的当前检测数据直接作为操作参数。
指令生成模块，用于通过云台控制协议将计算得到的云台摄像机操作参数转变为云台操作指令。具体地：
将倾斜度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将滚动角度Ay变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将滚动角度Az变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
又如，当传感器为加速度传感器时，加速度传感器也可以检测三个检测数据，分别是沿X轴方向的加速度Bx，沿Y轴方向的加速度By，沿Z轴方向的加速度Bz，其检测数据初值为Bx0、By0、Bz0，通过平移本装置，得到变化的检测数据Bx1、By1、Bz1。同样的，对于控制模式，通过检测数据的差值来作为操作参数，例如将(Bz1-Bz0)和(By1-By0)作为云台摄像机上下、左右转动的云台摄像机操作参数，将(Bx1-Bx0)作为摄像机镜头拉近和拉远的云台摄像机操作参数，如果(Bx1-Bx0)值大于零，则触发云台摄像机镜头拉近，对应于图像的放大，反之触发摄像机镜头拉远，对应于图像的缩小，(Bx1-Bx0)的绝对值越大，镜头拉远或拉近的速度越大。
对于传感器是加速度传感器时，指令生成模块在将操作参数转变为云台操作指令时：
将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
网络连接模块，用于与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送云台操作指令，控制云台摄像机进行相应的动作。具体的连接方式可以是有线、或者是WiFi、GPRS、、3G/4G等无线通信连接方式，网络通常是指互联网，同样连接于互联网的云台摄像机接收操作指令，按照操作指令进行相应的动作，如左右、上下，以及镜头的拉近拉远等。
本实施例操作云台摄像机的遥控装置的操作模式包括控制模式，和/或同步模式。本实施例操作云台摄像机的装置可以是专门的硬件设备，也可以是安装配套软件后的智能手机、智能平板、智能眼镜等智能终端。通常智能终端都内置有传感器，因此只需要结合软件就能够实现本发明的装置。为了在智能终端其他业务与本发明操作云台功能之间的转换，进行模式切换就显得非常有必要。本发明的操作模式至少包括控制模式，还可以包括同步模式，或其他操作模式，例如手机通信模式等。当操作模式切换到控制模式，控制模块开始从传感器读取检测数据，按照上述步骤开始云台摄像机操作；在需要进行同步操作时，切换到同步模式，这时控制模块直接将读取到的当前检测数据作为云台摄像机操作参数，生成操作指令去控制云台摄像机的动作，云台摄像机即可调整到指定位置。
进一步地，本发明操作云台摄像机的遥控装置还包括反馈模块，当被控制的云台摄像机无法完成操作时(例如转动角度超过云台机械允许的角度、缩放到达最大位置时)，控制模块接收云台摄像机的操作指令响应结果，控制反馈模块向用户进行反馈。例如反馈模块是一震动装置，可以通过震动提醒用户当前的操作已经到达最大位置。
例如本实施例的操作云台摄像机的遥控装置是智能手机，而传感器为方向传感器，则智能手机沿着X轴或Y轴的旋转则对应了云台的左右或上下旋转，智能手机沿Z轴的旋转则对应云台摄像机镜头的拉远和拉近。对于加速度传感器也同样。特别地，还可以同时包括两个传感器，例如同时包括方向传感器和加速度传感器，则可以通过智能手机沿着X轴或Y轴的旋转来控制云台的左右或上下旋转，而通过沿X轴方向平移的加速度变化来控制镜头的拉近和拉远，可以更加形象的控制云台摄像机执行相应的动作。
从而通过改变智能手机的位置状态，就可以达到连续操作云台摄像头的效果，方便远端直观的操作摄像头进行抓拍，跟踪监控对象，操作灵活并准确。
如图3所示，本实施例操作云台摄像机的方法，采用上述操作云台摄像机的遥控装置对通过网络操作远端连接的云台摄像机进行操作，包括如下步骤：
步骤301、感知遥控装置的位置状态变化得到检测数据。
当需要操作云台摄像机时，将遥控装置切换到控制模式或同步模式，则传感器开始感知遥控装置的位置状态变化，并得到检测数据。
步骤302、获取检测数据，生成操作参数。
控制模块在获取检测数据后，有两种方法来生成对应的操作参数，分别对应不同的操作模式。本遥控装置对应的操作模式可以有控制模式，或同步模式，在控制模式下，以检测数据差值作为操作参数，而在同步模式下，将获取的当前检测数据直接作为操作参数。
步骤303、通过云台控制协议将所述操作参数转变为云台操作指令。
在采用方向传感器时，将倾斜度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；将滚动角度Ay变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；将滚动角度Az变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
同理，在采用加速度传感器时，将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
步骤304、与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。
云台摄像机在收到云台操作指令后，进行相应动作，并在被无法完成操作时(例如转动角度超过云台机械允许的角度、缩放到达最大位置时)，向控制模块发送操作指令响应结果，控制模块控制反馈模块向用户进行反馈，从而有效地与用户进行互动。
本发明的方法通过用户转动或平移遥控装置本身，将传感器得到的检测数据转化为操作参数，进而通过云台控制协议生成云台操作指令去控制云台摄像机，方法直观便捷，操作简单。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种操作云台摄像机的遥控装置，用于通过网络操作远端连接的云台摄像机，其特征在于，该装置包括：
传感器，用于感知本装置的位置状态变化得到检测数据；
控制模块，用于从所述传感器获取检测数据，生成操作参数；
指令生成模块，用于通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令；
网络连接模块，用于与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。
2.根据权利要求1所述的遥控装置，其特征在于，该遥控装置的操作模式包括控制模式或/和同步模式，当所述操作模式为控制模式时，所述控制模块获取位置状态变化前后的检测数据，以检测数据差值作为操作参数；当所述操作模式为同步模式时，所述控制模块将获取的当前检测数据直接作为操作参数。
3.根据权利要求1所述的遥控装置，其特征在于，所述传感器为方向传感器，所述检测数据包括倾斜度Ax、滚动角度Ay和方位Az，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴旋转的角度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将倾斜度Ax变化对应的操作参数转变为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将滚动角度Ay变化对应的操作参数转变为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将滚动角度Az变化对应的操作参数转变为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
4.根据权利要求1所述的遥控装置，其特征在于，所述传感器为加速度传感器，所述检测数据包括沿X轴方向的加速度Bx、沿Y轴方向的加速度By和沿Z轴方向的加速度Bz，分别表示本装置沿空间坐标系X、Y、Z轴平移的加速度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
5.根据权利要求1所述的遥控装置，其特征在于，该遥控装置还包括反馈模块，所述控制模块还用于接收云台摄像机的操作指令响应结果，控制所述反馈模块向操作用户进行反馈。
6.一种操作云台摄像机的方法，采用如权利要求1所述的遥控装置通过网络操作远端连接的云台摄像机，其特征在于，该方法包括步骤：
感知所述遥控装置的位置状态变化得到检测数据；
获取检测数据生成操作参数；
通过云台控制协议将所述操作参数转变为云台操作指令；
与网络建立连接，向与网络连接的远端云台摄像机发送所述云台操作指令，控制云台摄像机进行相应动作。
7.根据权利要求6所述的操作云台摄像机的方法，其特征在于，所述遥控装置的操作模式包括控制模式或/和同步模式，当所述操作模式为控制模式时，所述获取检测数据生成操作参数，是以获取的所述遥控装置的位置状态变化前后的检测数据差值作为操作参数；当所述操作模式为同步模式时，所述获取检测数据生成操作参数，是以获取的所述遥控装置的当前检测数据直接作为操作参数。
8.根据权利要求6所述的操作云台摄像机的方法，其特征在于，所述检测数据包括倾斜度Ax、滚动角度Ay和方位Az，分别表示所述遥控装置沿空间坐标系X、Y、Z轴旋转的角度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将倾斜度Ax变化对应的操作参数转变为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将滚动角度Ay变化对应的操作参数转变为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将滚动角度Az变化对应的操作参数转变为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
9.根据权利要求6所述的操作云台摄像机的方法，其特征在于，所述检测数据包括沿X轴方向的加速度Bx、沿Y轴方向的加速度By和沿Z轴方向的加速度Bz，分别表示所述遥控装置沿空间坐标系X、Y、Z轴平移的加速度，所述通过云台控制协议将所述控制模块输出的操作参数转变为云台操作指令，具体包括：
将沿Z轴方向的加速度Bz变化对应的操作参数对应为云台摄像机上下转动的云台操作指令；
将沿Y轴方向的加速度By变化对应的操作参数对应为云台摄像机左右转动的云台操作指令；
将沿X轴方向的加速度Ax变化对应的操作参数对应为云台摄像机镜头拉远或拉近的云台操作指令。
10.根据权利要求6所述的操作云台摄像机的方法，其特征在于，所述操作云台摄像机的方法还包括步骤：
接收云台摄像机的操作指令响应结果，向操作用户进行反馈。
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