CN104301715A - 实现摄像机与云台3d预置精确联动的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的方法及装置，该实现云台摄像机3D预置精确联动的方法包括：当相机安置到一台云台后，通过将相机的偏离角度计算出来，并将此偏离角度按云台的电机运动轨迹转换为相应的电机步数，在执行3D预置功能时，不同的方向通过电机运动进行角度补偿，以达到相机与云台在执行3D预置时精准联动；该实现云台摄像机3D预置精确联动的装置包括：测试卡、图像分析模块、偏移量计算模块、3D预置校准模块。本发明针对不同摄像机在出厂时由于各种原因造成的光轴偏移量的不同，通过对偏移量的计算并结合自身设备的特性，进行系统的补偿以达到3D预置功能的精准性。

Description

实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法及装置

技术领域

本发明属于视频监控技术领域，尤其涉及一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的方法及装置。

背景技术

随着社会的发展，监控领域正以一股前所未有的势头风靡全球，大街小巷、都市乡村，视频监控领域的需求越来越大，对监控产品性能的要求也愈来愈高。视频监控归根结底的作用就是监视、追踪，而在实际应用过程中往往会存在追踪目标物体距云台太远，或者前端产品未能将目标物体轮廓清晰显示，造成的目标丢失或无法辨认的问题，应运而生的3D预置功能是监控产品中不可或缺的一项技术指标。3D预置功能通过在屏幕上画3D框锁定目标物体，瞬间将目标物体移至屏幕中心并进行放大，可更清晰的检测目标物体的一举一动，完美解决了视频监控中的弊端。但是目前的3D预置功能都不精准，主要原因是由于相机在生产过程中存在固有的光轴偏离问题，当偏移量比较大时，会造成目标物体在经过发大后不能完整的显示甚至偏出视窗的现象，影响监控效果。那么，如何补偿相机的光轴偏移量，对3D预置功能精准性起着至关重要的作用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的方法及装置，旨在解决现有方法存在的联动不准确，即由于相机自身光轴偏离造成的将目标物体进行放大的过程中，物体偏移出监视器视窗问题。

本发明实施例是这样实现的，一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的方法，该实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法包括以下步骤：

步骤一，测试卡与云台安装在同一水平线后，打开校准功能，屏幕显示十字交叉的中心；将相机倍率调节到最小，微调云台水平垂直位置，使屏幕中心线与测试卡上的测试点重合；

步骤二，使用鼠标点击测试点位置，此时图像分析模块会记录点击点的坐标位置A；调节相机倍率到最大，使用鼠标点击测试点位置，图像分析模块记录点击点位置坐标B；当两个坐标采集点都记录完成后，图像分析模块发出采集完成命令，并将坐标A、B发送给偏移量计算模块；

步骤三，偏移量计算模块当收到采集完成指令后，接受两坐标值，并按照水平、垂直偏移量公式、水平垂直偏移角度公式、水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式进行计算，计算最终将偏移量转换为云台电机运行的电机步数；

水平、垂直偏移量公式：

水平偏移量X：X＝︱X2-X1︱；

垂直偏移量Y：Y＝︱Y2-Y1︱；

水平垂直偏移角度公式：

水平偏移角度：

垂直偏移角度：

水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式：

水平方向电机步数：Pcnt＝α·N·Pan_SCALE/P；

垂直方向电机步数：Tcnt＝β·N·Tan_SCALE/T；

N为电机细分数；Pan_SCALE、Tan_SCALE为水平垂直电机变比；P、T为水平垂直电机步矩角；

步骤四，当执行3D预置功能时，判断是否对设备进行过校准，若没有则按正常3D预置功能流程执行，若有在执行流程的过程中，将偏移量补偿进去。

本发明实施例的另一目的在于提供一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的装置，该实现摄像机与云台3D预置精确联动的装置包括：摄像机、测试卡、图像分析模块、偏移量计算模块、3D预置校准模块；

摄像机，用于实现监控功能；

测试卡，用于提供一个测试的参考点，与摄像机放在同一水平线上，相隔一个固定的距离L；

图像分析模块，数据采集，用于在摄像机由wide至tele端分别使用鼠标点击测试点，并将两次点击测试点的位置坐标进行存储；

偏移量计算模块，与图像分析模块连接，接收到图像分析模块传来的坐标，用于计算出相机的偏移角度，并根据摄像机的特性将偏移角度转换为电机运动步数；

3D预置校准模块，与偏移量计算模块连接，用于当执行3D预置功能时，转动摄像机移至屏幕中心并按监测物体比例进行放大，当放大结束后再将计算出的偏移角度进行补偿，控制摄像机运动相应的电机数。

进一步，测试卡上标有直径3-5mm的圆型测试点，测试点与云台放在同一水平线上，在测试之前将测试卡固定在离云台距离为L的位置上。

进一步，图像分析模块具有当鼠标点击屏幕时，自动获取当前点击位置坐标的功能。

进一步，偏移量计算模块，按照水平、垂直偏移量公式将两坐标进行比较得到水平、垂直偏移量；再按照水平垂直偏移角度公式计算出偏移角度，最后按水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式将偏移量转换为云台的电机步数：

水平、垂直偏移量公式：

水平偏移量X：X＝︱X2-X1︱；

垂直偏移量Y：Y＝︱Y2-Y1︱；

水平垂直偏移角度公式：

水平偏移角度：

垂直偏移角度：

水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式：

水平方向电机步数：Pcnt＝α·N·Pan_SCALE/P；

垂直方向电机步数：Tcnt＝β·N·Tan_SCALE/T；

N为电机细分数；Pan_SCALE、Tan_SCALE为水平垂直电机变比；P、T为水平垂直电机步矩角。

本发明提供的实现云台摄像机3D预置精确联动的方法及装置，当相机安置到一台云台后，通过将相机的偏离角度计算出来，并将此偏离角度按云台的电机运动轨迹转换为相应的电机步数，在执行3D预置功能时，不同的方向通过云台水平、垂直电机运动进行角度补偿，以达到相机与云台在执行3D预置时精准联动。本发明针对不同摄像机在出厂时由于各种原因造成的光轴偏离量的不同，通过对偏移量的计算并结合自身设备的特性，进行系统的补偿以达到3D预置功能的精准性。本发明装置中的摄像机，可为各种具有变焦、可预置特性的摄像机、一体化摄像机、枪型摄像机、镜头等产品。此方法简单、无附加成本，均为软件处理，可操作性强，可在生产线上随时组装完设备随时进行校准，亦可在安装使用前进行校准，以排除运输过程中造成的系统结构框量误差，场地局限性小；偏移量可被细化，偏移量的计算可根据摄像机不同倍率阶段的光轴偏离程度进行分段细化，可以将精准度做进一步的提高，以达到时时校准。

附图说明

图1是本发明实施例提供的实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的实现摄像机与云台3D预置精确联动的装置结构示意图；

图中：1、摄像机；2、测试卡；3、图像分析模块；4、偏移量计算模块；5、3D预置校准模块；

图3是本发明实施例提供的实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述，本实施例中所述摄像机为可变焦摄像机，即可直接控制变倍位置的摄像机；所述云台为具有水平、垂直电机传动的装置，可通过软件控制云台运动方向、距离；所述显示装置为电脑显示屏；所述测试卡为带有3-5mm圆形测试点的方形硬卡片；所述图像分析模块为具有图像采集分析的网络装置，如网板；摄像机被固定在云台上。

如图1所示，本发明实施例的实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法包括以下步骤：

S101：准备好一个测试点，打开校准功能，此时屏幕上出现十字交叉中心线；

S102：在相机wide端将中心线交点与测试点调整重合，然后用鼠标点击测试点；将相机变倍至tele端，再次用鼠标点击测试点；

S103：将两次点击测试点的坐标进行计算，测试出相机光轴的偏移量，并将此偏移量转换为偏移角度；

S104：根据当前云台的特性，将偏移角度转换为电机步数，在执行3D预置功能时进行补偿。

如图2所示，本发明实施例的实现摄像机与云台3D预置精确联动的装置主要由：摄像机1、测试卡2、图像分析模块3、偏移量计算模块4、3D预置校准模块5；

摄像机1，用于实现监控功能；

测试卡2，与摄像机1连接，用于与摄像机1放在同一水平线上，相隔一个固定的距离L；

图像分析模块3，与测试卡2连接，用于在摄像机1由wide至tele端分别使用鼠标点击测试点，并将两次点击测试点的位置坐标进行存储；

偏移量计算模块4，与图像分析模块3连接，接收到图像分析模块3传来的坐标，用于计算出相机的偏移角度，并根据摄像机1的特性将偏移角度转换为电机运动步数；

3D预置校准模块5，与偏移量计算模块4连接，用于当执行3D预置功能时，转动摄像机1移至屏幕中心并按监测物体比例进行放大，当放大结束后再将计算出的偏移角度进行补偿，控制摄像机1运动相应的电机数。

本发明的测试卡2主要是为测试提供一个可参照的测试点，测试卡上标有直径3-5mm的圆形测试点，测试点与云台放在同一水平线上，在测试之前将测试卡固定在离云台距离为L的位置上。

图像分析模块3，当开启3D校准功能后，图像分析模块3具有当鼠标点击屏幕时，自动获取当前点击位置坐标的功能。首先保证相机镜头在wide端(相机最小倍率下)，在屏幕上显示出十字交叉的中心线，两中心线的交点即为当前相机视场角的中心点，然后微调云台将中心点与测试点重合，鼠标点击测试点，此时将获取到的坐标存储为A(X1，Y1)；然后将镜头放大至tele端，再次点击测试点位置，记录下当前测试点坐标B(X2，Y2)。

偏移量计算模块4，按照公式(一)将两坐标进行比较得到水平、垂直偏移量，再按照公式(二)计算出偏移角度，最后按公式(三)将偏移量转换为云台的电机步数。

水平、垂直偏移量：

水平偏移量X：X＝︱X2-X1︱；

垂直偏移量Y：Y＝︱Y2-Y1︱；   (公式一)

水平垂直偏移角度：

水平偏移角度：

垂直偏移角度：   (公式二)

水平垂直偏移量所对应云台电机步数：

水平方向电机步数：Pcnt＝α·N·Pan_SCALE/P；

垂直方向电机步数：Tcnt＝β·N·Tan_SCALE/T；   (公式三)

注：N为电机细分数：

Pan_SCALE、Tan_SCALE为水平垂直电机变比；

P、T为水平垂直电机步矩角；

3D预置校准模块5，当云台执行3D预置功能时，在屏幕上画框锁定目标物体，快速转动云台使目标物体处于屏幕显示的中心，并按所画框与屏幕的比例进行放大，放大停止后，使云台水平电机移动Pcnt步数，垂直电机移动Tcnt步数。

图3示出了本发明实施例提供的云台摄像机3D预置功能精准联动方法实现流程图。详述如下：

测试卡与云台安装在同一水平线后，打开校准功能，屏幕显示十字交叉的中心线；将相机倍率调节到最小，微调云台水平垂直位置，使屏幕中心线与测试卡上的测试点重合，使用鼠标点击测试点位置，此时图像分析模块会记录点击点的坐标位置A(X1，Y1)；调节相机倍率到最大，此时相机会由于光轴偏离导致测试点不再与中心点重合，使用鼠标点击测试点位置，图像分析模块记录点击点位置坐标B(X2，Y2)；当两个坐标采集点都记录完成后，图像分析模块发出采集完成命令，并将坐标A、B发送给偏移量计算模块。偏移量计算模块当收到采集完成指令后，接受两坐标值，并按照公式(一)、(二)、(三)进行计算，计算最终将偏移量转换为云台电机运行的电机步数。当执行3D预置功能时，判断是否对设备进行过校准，若没有则按正常3D预置功能流程执行，若有在执行流程的过程中，将偏移量补偿进去。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的方法，其特征在于，该实现摄像机与云台3D预置精确联动的方法包括以下步骤：

步骤一，测试卡与云台安装在同一水平线后，打开校准功能，屏幕显示十字交叉的中心线；将相机倍率调节到最小，微调云台水平垂直位置，使屏幕中心与测试卡上的测试点重合；

步骤二，使用鼠标点击测试点位置，此时图像分析模块会记录点击点的坐标位置A；调节相机倍率到最大，使用鼠标点击测试点位置，图像分析模块记录点击点位置坐标B；当两个坐标采集点都记录完成后，图像分析模块发出采集完成命令，并将坐标A、B发送给偏移量计算模块；

步骤三，偏移量计算模块当收到采集完成指令后，接受两坐标值，并按照水平、垂直偏移量公式、水平垂直偏移角度公式、水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式进行计算，计算最终将偏移量转换为云台电机运行的电机步数；

水平、垂直偏移量公式：

水平偏移量X：X＝︱X2-X1︱；

垂直偏移量Y：Y＝︱Y2-Y1︱；

水平垂直偏移角度公式：

水平偏移角度： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{X}{L};$

垂直偏移角度： $\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{Y}{L};$

水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式：

水平方向电机步数：Pcnt＝α·N·Pan_SCALE/P；

垂直方向电机步数：Tcnt＝β·N·Tan_SCALE/T；

N为电机细分数；Pan_SCALE、Tan_SCALE为水平垂直电机变比；P、T为水平垂直电机步矩角；

步骤四，当执行3D预置功能时，判断是否对设备进行过校准，若没有则按正常3D预置功能流程执行，若有在执行流程的过程中，将偏移量补偿进去。

2.一种实现云台摄像机3D预置功能精准联动的装置，其特征在于，该实现摄像机与云台3D预置精确联动的装置包括：摄像机、测试卡、图像分析模块、偏移量计算模块、3D预置校准模块；

摄像机，用于实现监控功能；

测试卡，用于提供测试的参考点，与摄像机放在同一水平线上，相隔一个固定的距离L；

图像分析模块，数据采集，用于在摄像机由wide至tele端分别使用鼠标点击测试点，并将两次点击测试点的位置坐标进行存储；

偏移量计算模块，与图像分析模块连接，接收到图像分析模块传来的坐标，用于计算出相机的偏移角度，并根据摄像机的特性将偏移角度转换为电机运动步数；

3D预置校准模块，与偏移量计算模块连接，用于当执行3D预置功能时，转动摄像机移至屏幕中心并按监测物体比例进行放大，当放大结束后再将计算出的偏移角度进行补偿，控制摄像机运动相应的电机数。

3.如权利要求2所述的实现云台摄像机3D预置精确联动的装置，其特征在于，测试卡上标有直径3-5mm的圆形测试点，测试点与云台放在同一水平线上，在测试之前将测试卡固定在离云台距离为L的位置上。

4.如权利要求2所述的实现云台摄像机预置精确联动的装置，其特征在于，图像分析模块具有当鼠标点击屏幕时，自动获取当前点击位置坐标的功能。

5.如权利要求2所述的实现云台摄像机3D预置精确联动的装置，其特征在于，偏移量计算模块，按照水平、垂直偏移量公式将两坐标进行比较得到水平、垂直偏移量；再按照水平垂直偏移角度公式计算出偏移角度，最后按水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式将偏移量转换为云台的电机步数：

水平、垂直偏移量公式：

水平偏移量X：X＝︱X2-X1︱；

垂直偏移量Y：Y＝︱Y2-Y1︱；

水平垂直偏移角度公式：

水平偏移角度： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{X}{L};$

垂直偏移角度： $\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{Y}{L};$

水平垂直偏移量所对应云台电机步数公式：

水平方向电机步数：Pcnt＝α·N·Pan_SCALE/P；

垂直方向电机步数：Tcnt＝β·N·Tan_SCALE/T；

N为电机细分数；Pan_SCALE、Tan_SCALE为水平垂直电机变比；P、T为水平垂直电机步矩角。