CN104284090B - 可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，1)、获取可变焦镜头摄像机处于最小焦距时的焦距定位值A以及最大焦距时的焦距定位值B，计算出可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C；2)、设置联动区间数目N，计算可变焦镜头焦距定位值Rn；3)、获取可变焦照明设备的焦距定位值Un；4)、分别计算每个联动区间内的联动关系公式；5)实时获取当前可变焦镜头焦距定位值X，代入该联动区间所对应的步骤4)中的联动关系公式，得出可变焦照明设备焦距定位值Y。分段设定多个联动关系公式，使得可变焦照明设备在可变焦镜头摄像机全焦段的变化过程中均能实现很好的联动效果。

Description

可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法。

背景技术

随着视频监控技术的不断发展，人们对视频监控领域的需求也不断提高，由于夜间是各类违法犯罪事件的高发时段，自然也是最需要安防视频监控发挥作用的关键时刻，因此，视频监控前端设备具备全天候、全实时的监控能力已成为行业发展的主流方向。传统的提高视频监控前端设备夜视能力的方法是改善摄像机的低照度性能，使得摄像机在光线较弱的情况下依然能够看到物体，并减少噪点对视频图像质量的影响。近年来，尽管低照度摄像机已有长足进步，但随着客户日益“挑剔”的需求，单纯依靠这种技术仍很难满足全天候的优质监控效果，为此，安防行业引入了主动光源补光技术。所谓主动光源补光技术就是采用能够发出可见光或红外光的辅助照明设备进行补光照明，协助摄像机在更加适宜的条件下成像。

然而在与可变焦镜头摄像机配合使用时，定焦辅助照明设备存在一个严重的缺陷，即固定的发光角度无法同时满足远距离监控的窄视场角和近距离监控的宽视场角，这是因为定焦辅助照明设备固定的发光角度使其照射在某一距离上形成的辅助光源光斑面积是固定的，当光斑面积满足了远距离窄视场角的需求时，看近距离宽视场角内的物体激光光束会像一束手电筒光，无法充满整个视频图像，使得视频图像内光斑以外的区域一片漆黑，同样的，当光斑面积满足了近距离宽视场角的需求时，看远距离窄视场角内的物体由于辅助光源光束过于发散，使得很大一部分光斑浪费在了视频图像以外，影响了辅助照明的效果。可变焦照明设备的出现解决了上述问题，与可变焦镜头摄像机通过改变镜头焦距来改变视场角的原理类似，可变焦照明设备通过改变镜头焦距来改变辅助光源的发光角，从而使得辅助光源光束照射在某一距离上形成的光斑面积是可变的，这使得可变焦照明设备同时满足了远距离监控和近距离监控的辅助照明需求。并配和可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动技术，即通过程序控制可变焦照明设备产生的光斑始终跟随可变焦镜头摄像机视场角同步变化，有效的解决了镜头摄像机全焦段的补光需求。

现有的实现可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，如专利申请公布号CN102045509A，该方法包括：步骤1.通过查找获取变倍倍数值信号；步骤2.接收变倍倍数值信号，通过变倍关系公式生成新的变倍倍数值；步骤3.将新的变倍倍数值进行存储；步骤4.将原有的变倍倍数值更新为新的变倍倍数值。变倍关系公式为：Y＝kX+b，其中，Y为变倍数值；X为变倍数值；k、b为需要计算求得的变倍关系参数。所述k、b的计算公式为：k＝(Y1-Y2)/(X1-X2)，b＝Y1-kX1。该方法提出的一种用于可变焦照明设备与焦摄像机联动的方法及装置，是通过获取可变焦镜头摄像机变焦数值并将其代入联动关系公式，由联动关系公式计算出与该可变焦镜头摄像机变焦数值匹配的可变焦照明设备的变焦数值，并调整可变焦照明设备焦距到计算得出的变焦数值，从而实现了可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机的联动控制。

但是该方法中对可变焦镜头摄像机全焦段的联动关系公式均由同一个线性的二元一次方程表示，而真实的可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机的联动关系是非线性的，这就使得实际应用中无法在全焦段均保持很好的联动效果。另外，由于不同可变焦照明设备与不同可变焦镜头摄像机配合时的联动关系公式并不相同，具体与可变焦照明设备镜头和摄像机镜头各自的焦距值不同有关，两者任意换了一个，就是一组新的焦距值的组合，联动关系公式就是新的关系了)，因此，联动关系公式需在设计阶段对某一型号可变焦照明设备与某一型号可变焦镜头摄像机的固定组合进行测试并确定，确定了的联动关系公式被固定写入程序或存储器中，如果后期使用过程中更换可变焦照明设备或可变焦镜头摄像机，原有的联动关系公式将无法满足新的联动需求，且使用者无法自行更新联动关系公式，由于这种联动关系是一个可变焦照明设备镜头和一个摄像机镜头一一对应的，没有一个万能的公式，所以在开发阶段需要针对确定好的组合编写程序，且程序的编写通常是无法且也不允许使用者操作的)，只能由设计者对新型号可变焦照明设备与新型号可变焦镜头摄像机的组合重新测试并确定新的联动关系公式，大大降低了该联动方法对设备的兼容性和可维护性。

因此，目前迫切需要开发出一种联动方法，其可以在可变焦镜头摄像机全焦段变化过程中均实现很好的联动效果，且将对联动关系公式的设置简化并开放给使用者，提高联动方法对不同可变焦照明设备与不同可变焦镜头摄像机组合的兼容性，提升联动方法的可维护性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，目的是解决实际应用中无法在全焦段均保持很好的联动效果问题，以及提高设备的兼容性和可维护性。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)、可变焦镜头摄像机进行自检，以获取可变焦镜头摄像机处于最小焦距时的焦距定位值A以及可变焦镜头摄像机处于最大焦距时的焦距定位值B，计算出可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C；

步骤2)、设置联动区间数目N，根据所设置的联动区间数目将可变焦镜头全焦段等分为N个联动区间，计算经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值Rn(n＝0、1、…N)；

步骤3)、调整在每个联动区间边界位置时可变焦照明设备光斑刚好充满可变焦镜头摄像机视频图像，此时是最佳联动效果，获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值Un(n＝0、1、…N)；

步骤4)、根据步骤2)与步骤3)中最佳联动效果时每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值Rn与可变焦照明设备的焦距定位值Un，分别计算每个联动区间内的联动关系公式Ym(m＝1、2、3、…N)；

步骤5)启动联动功能后，实时获取当前可变焦镜头焦距定位值X，判断该当前可变焦镜头焦距定位值X所处的联动区间，并代入该联动区间所对应的步骤4)中的联动关系公式，通过联动关系公式得出与当前可变焦镜头焦距定位值X联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值Y，调整可变焦照明设备焦距至计算得出的目标可变焦照明设备焦距定位值位置。

在步骤1)中，计算可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C的计算公式，具体为：

如果A＞B，则C＝A-B 公式(1)；

如果A＜B，则C＝B-A 公式(2)；

上述公式(1)和公式(2)中，A为可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值，B为可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值。

在步骤2)中，设置的联动区间数目N为整数，计算经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n的计算公式，具体为：

如果A＞B，则 公式(3)；

如果A＜B，则 公式(4)；

上述公式(3)和公式(4)中，A为可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值，B为可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值，n为联动区间边界序号，C为可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围，N为设置的联动区间数目。

在步骤3)中，还包括以下具体步骤：

步骤3.1)调整可变焦镜头摄像机焦距至最小焦距时焦距定位值A所对应的位置，即联动区间边界序号n＝0时所对应的联动区间边界；

步骤3.2)获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值U_n(n＝0、1、…N)；

步骤3.3)联动区间边界序号n加1；

步骤3.4)如果联动区间边界序号n大于设置的联动区间数目N，则执行步骤4)，否则，执行步骤3.5)；如图3所示，N＝3，n＝3，按照此逻辑推算

第一轮计算，n＝0,获取到了U0，n加1后n＝1<3，不大于，执行步骤3.5

第二轮计算，n＝1,获取到了U1，n加1后n＝2<3，不大于，执行步骤3.5

第三轮计算，n＝2,获取到了U2，n加1后n＝3＝3，不大于，执行步骤3.5

第四轮计算，n＝3,获取到了U3，n加1后n＝4>3，大于，执行步骤4

至此，获取到了全部所需要的U0\U1\U2\U3然后去执行步骤4)

步骤3.5)调整可变焦镜头摄像机焦距至联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n所对应的位置，执行步骤3.2)；

在步骤4)中，分别计算每个联动区间内的联动关系公式，还包括以下具体计算方法：

设置联动区间数目为N，则联动区间序号m的取值范围为1至N之间的所有整数，联动区间边界序号n的取值范围为0至N之间的所有整数，第m联动区间的两个联动区间边界序号分别为n与n+1，且满足n＝m-1；

将第m联动区间两边界位置的可变焦镜头焦距定位值与可变焦照明设备的焦距定位值(R_n，U_n)和(R_n+1，U_n+1)分别代入二元一次方程：

Y＝kX+b 公式(5)；

求出参数k：

公式(6)；

求出参数b：

公式(7)；

则第m联动区间的联动关系公式为：

公式(8)；

上述公式(8)中，Y_m为第m联动区间内目标可变焦照明设备焦距定位值，X_m为第m联动区间内当前可变焦镜头焦距定位值。

在步骤5)中，通过联动关系公式得出与当前可变焦镜头焦距定位值联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值，还包括以下具体计算方法：

将当前可变焦镜头焦距定位值X代入X所处联动区间的联动关系公式，即代入公式(8)，得出与当前可变焦镜头焦距定位值X联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值Y：

公式(9)；

上述公式(9)中，(R_n，U_n)和(R_n+1，U_n+1)分别为当前可变焦镜头焦距定位值X所处联动区间两边界位置的可变焦镜头焦距定位值与可变焦照明设备的焦距定位值。

本发明的有益效果是:

本发明提出的一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其通过可设置的联动区间数目，分段设定多个联动关系公式，更加真实的拟合可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机的联动关系曲线，使得可变焦照明设备在可变焦镜头摄像机全焦段的变化过程中均能实现很好的联动效果。同时，该方法还通过简化并向使用者开放对联动关系公式的设置，实现当现有联动效果不能满足使用者需求时，只需简单操作，即可生成一组新的联动关系公式，提高了联动方法对不同可变焦照明设备与不同可变焦镜头摄像机组合的兼容性，提升了联动方法的可维护性。采用了分段设定多个联动关系公式，是为了让某一种组合的效果更佳，背景技术里介绍CN102045509A这个专利，它只是一段，效果不好，分段是针对这种缺陷提出的更优方案；

至于适用任意组合，任何程序也满足不了，但是以前的方案想满足需要返回厂家，重新调试并更新程序，针对这个缺陷本发明提出的更优方案是开放了一种简单易操作的方法，让客户自己来设定，这种设定并不是让客户修改程序，而是客户对一些参数的配置，客户更换了组合只需自己设置一下就能继续使用，创新点一方面在于向客户开放了设置的功能，更重要的是这种设置方法的每个步骤也是创新。

附图说明

图1为本发明提供的一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法的流程图；

图2为获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值的流程图；

图3是本发明的逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，该方法包括以下五个步骤：

步骤1)可变焦镜头摄像机自检，获取可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值A与可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值B，计算可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C。

假设本实施例中，可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值A小于可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值B，则：

C＝B-A 公式(10)

步骤2)设置联动区间数目N，根据所设置的联动区间数目将可变焦镜头全焦段等分为N个联动区间，计算经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n(n＝0、1、…N)。

假设本实施例中，设置联动区间数目N为3，将可变焦镜头摄像机全焦段等分为3个联动区间，通过公式(4)计算得出经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值分别为：

R₀＝A 公式(11)

公式(12)

公式(13)

R₃＝A+C 公式(14)

步骤3)调整在每个联动区间边界位置时可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机的联动效果至最佳，获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值U_n(n＝0、1、…N)。

如图2所示，步骤3.1)调整可变焦镜头摄像机焦距至最小焦距时焦距定位值A所对应的位置，即联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R₀所对应的位置。

步骤3.2)调整可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机的联动效果至最佳，即调整可变焦照明设备光斑刚好充满可变焦镜头摄像机视频图像，获取该时刻可变焦照明设备的焦距定位值U₀。Un是为了与Rn配合，Rn是经过公式计算得到的n个值，这些值实际上是对应了镜头的不同倍率，设定阶段每个Rn都需要人为的手动的调整出一个Un与其对应，才能进行后面联动时的计算。

步骤3.3)联动区间边界序号n加1，此时n为1。

步骤3.4)因为联动区间边界序号n小于设置的联动区间数目3，则执行步骤3.5)

步骤3.5)调整可变焦镜头摄像机焦距至联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R₁所对应的位置，执行步骤3.2)。

重复执行步骤3.2)至步骤3.5)直到联动区间边界序号n为4时，大于设置的联动区间数目3，则执行步骤4)。

步骤4)根据步骤2)与步骤3)中最佳联动效果时，每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n与可变焦照明设备的焦距定位值U_n，分别计算每个联动区间内的联动关系公式。

设置的联动区间数目N为3，则联动区间序号m的取值范围为1至3之间的所有整数，联动区间边界序号n的取值范围为0至3之间的所有整数，第m联动区间的两个联动区间边界序号分别为n与n+1，且满足n＝m-1。

将第m联动区间两边界位置的可变焦镜头焦距定位值与可变焦照明设备的焦距定位值(R_n，U_n)和(R_n+1，U_n+1)分别代入公式(5)。求出各联动区间的联动关系公式：

第1联动区间(m＝1)： 公式(15)

第2联动区间(m＝2)： 公式(16)

第3联动区间(m＝3)： 公式(17)

步骤5)启动联动功能后，实时获取当前可变焦镜头焦距定位值X，判断该当前可变焦镜头焦距定位值X所处联动区间并代入该联动区间所对应的联动关系公式，通过联动关系公式得出与当前可变焦镜头焦距定位值X联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值Y，调整可变焦照明设备焦距至计算得出的目标可变焦照明设备焦距定位值位置，从而实现可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动。

假设本实施例中，当前时刻可变焦镜头焦距定位值X满足R₁≤X≤R₂，则将X值代入第2联动区间联动关系公式，即公式(16)，计算得出与当前可变焦镜头焦距定位值X联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值Y：

公式(18)

调整可变焦照明设备焦距至计算得出的目标可变焦照明设备焦距定位值Y所对应的位置，从而实现可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动。

当需要调整联动关系曲线时，只需执行步骤1)至步骤4)即可生成一组新的联动关系曲线以达到最佳联动效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (4)

1.一种可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)、可变焦镜头摄像机进行自检，获取可变焦镜头摄像机处于最小焦距时的焦距定位值A以及可变焦镜头摄像机处于最大焦距时的焦距定位值B，计算出可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C；

步骤2)、设置联动区间数目N，根据所设置的联动区间数目将可变焦镜头全焦段等分为N个联动区间，计算经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值Rn(n＝0、1、…N)；

步骤3)、调整在每个联动区间边界位置时可变焦照明设备光斑刚好充满可变焦镜头摄像机视频图像，此时是最佳联动效果，获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值Un(n＝0、1、…N)；

步骤4)、分别计算出每个联动区间内的联动关系公式Ym(m＝1、2、3、…N)；

该步骤中，分别计算每个联动区间内的联动关系公式，还包括以下具体计算方法：

设置联动区间数目为N，则联动区间序号m的取值范围为1至N之间的所有整数，联动区间边界序号n的取值范围为0至N之间的所有整数，第m联动区间的两个联动区间边界序号分别为n与n+1，且满足n＝m-1；

将第m联动区间两边界位置的可变焦镜头焦距定位值与可变焦照明设备的焦距定位值(R_n，U_n)和(R_n+1，U_n+1)分别代入二元一次方程：

Y＝kX+b 公式(5)；

求出参数k：

求出参数b：

则第m联动区间的联动关系公式为：

上述公式(8)中，Y_m为第m联动区间内目标可变焦照明设备焦距定位值，X_m为第m联动区间内当前可变焦镜头焦距定位值，

步骤5)、实时获取当前可变焦镜头焦距定位值X，判断该当前可变焦镜头焦距定位值X所处的联动区间，并代入该联动区间所对应的步骤4)中的联动关系公式，通过联动关系公式得出与当前可变焦镜头焦距定位值X联动效果最佳的目标可变焦照明设备焦距定位值Y，调整可变焦照明设备焦距至计算得出的目标可变焦照明设备焦距定位值位置。

2.根据权利要求1所述的可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其特征在于：在步骤1)中，计算可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围C的计算公式，具体为：

如果A＞B， 则C＝A-B 公式(1)；

如果A＜B， 则C＝B-A 公式(2)；

上述公式(1)和公式(2)中，A为可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值，B为可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值。

3.根据权利要求1或2所述的可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其特征在于：在步骤2)中，设置的联动区间数目N为整数，计算经等分后的每个联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n的计算公式，具体为：

如果A＞B，则

如果A＜B，则

上述公式(3)和公式(4)中，A为可变焦镜头处于最小焦距时的焦距定位值，B为可变焦镜头处于最大焦距时的焦距定位值，n为联动区间边界序号，C为可变焦镜头全焦段的焦距定位值范围，N为设置的联动区间数目。

4.根据权利要求3所述的可变焦照明设备与可变焦镜头摄像机联动的方法，其特征在于：在步骤3)中，还包括以下具体步骤：

步骤3.1)调整可变焦镜头摄像机焦距至最小焦距时焦距定位值A所对应的位置，即联动区间边界序号n＝0时所对应的联动区间边界；

步骤3.2)获取每个边界位置最佳联动效果时的可变焦照明设备的焦距定位值U_n(n＝0、1、…N)；

步骤3.3)联动区间边界序号n加1；

步骤3.4)如果联动区间边界序号n大于设置的联动区间数目N，则执行步骤4)，否则，执行步骤3.5)；

步骤3.5)调整可变焦镜头摄像机焦距至联动区间边界的可变焦镜头焦距定位值R_n所对应的位置，执行步骤3.2)。