CN108224008B - 一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，包括底座、中心轴、第一转动云台、第二转动云台和第三转动云台；其中，所述中心轴位于底座中心，垂直自下而上依次贯穿第一转动云台、第二转动云台，并作为第三转动云台的支撑底面，第一、第二、第三转动云台转动轴心与中心轴垂直重心轴重合；以上转台电机全部由底座中的云台驱动控制模块控制，本发明提供一种能够在岛礁快速监测广宇海域目标的逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，该装置可以安装多个视频采集设备及雷达探测设备，实现广域场景快速扫描，具有外观新颖、抗风、集成度高、可靠性高等特点。

Description

一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置
技术领域：
本发明涉及视频监控领域，有关图像采集技术，特别是针对海面岛礁周围的基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置。
背景技术：
海岛礁、海岸带地形图是海图数据采集更新的重要组成部分，一般监测海域范围比较广阔，采集工作任务繁重，传统作业方式劳动强度大、精度低、作业慢，而单个摄像机的监测范围有限且直观性不强，近年来发展的枪球联动系统，以其同时兼顾看全与看清楚的优点，在视频监控领域有着越来越广泛的应用。通过枪机的广视角对全局进行监控，同时控制球机云台转动进行目标的实时高清的跟踪，看局部细节。但是由于目标外观变形，光照变化，运动模糊，背景相似干扰，尺度变化以及目标完全遮挡等问题的存在，会不同程度地影响目标跟踪的准确性，给目标跟踪带来了极大的挑战。
因此远距离全景扫描光电成像探测技术作为新型地形信息采集设备，在大面积、远距离场景监测、虚拟现实、视频检索以及高分辨率图像的获取等方面有着重要的应用前景，该技术具有工作方便、效率高、精度高、采集信息全面全覆盖等特点，极大地扩展了视野宽度和监测范围，更加有利于监测人员的更加快速、准确地观察和分析，在实际军事探测监察中将发挥重要作用。
发明内容：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置
为实现上述目的，本发明技术方案为:
一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，包括底座、中心轴、第一转动云台、第二转动云台和第三转动云台；其中，所述中心轴位于底座中心，垂直自下而上依次贯穿第一转动云台、第二转动云台，并作为第三转动云台的支撑底面，第一、第二、第三转动云台转动轴心与中心轴垂直重心轴重合；
所述的第一转动云台垂直方向开有一组玻璃视窗，整体位于底座上方，借由第一转台电机驱动围绕中心轴做360°旋转，玻璃视窗内安装所需的视频采集部件；
所述的第二转动云台位于第一转动云台之上、第三转动云台之下，可借由第二转台电机驱动围绕中心轴做360°旋转，同时第二转动云台两侧对称配有侧向防护罩，侧向防护罩可借由侧向转台电机独立在垂直方向上转动，侧向防护罩前端开有玻璃视窗，玻璃视窗内安装所需的视频采集部件；
所述的第三转动云台位于中心轴顶部，可借由第三转台电机驱动天线装置进行水平圆周扫描；
以上所述的转台电机全部由底座中的云台驱动控制模块控制。
进一步，底座位于最底部，底座侧面有出线孔及盖板式检修口、沿底部四周有开扇环状安装固定孔、底座采用圆柱形设计，内部有电源电路模块、云台驱动控制模块、功能模块安装槽、第一转动云台固定齿轮。
进一步，中心轴固定于底座中心位置，顶部固定第三转动云台。
进一步，第一转动云台套在中心轴上，底部有以转动轴为中心辐射的转动滚轴若干根，用于支撑云台转动，第一转动云台采用圆柱形结构外观以降低风阻，在侧面开有三个圆形玻璃视窗，在三个玻璃窗内侧各有个视频采集部件安装仓，该安装仓可在上下左右方向微调朝向，并可固定视频采集部件安装仓位置，视频采集部件安装仓内安装所需的视频采集部件，第一转动云台通过第一转台电机驱动转动。
进一步，第二转动云台套在中心轴上，内有第二转台电机一驱动第二转动云台围绕中心轴在水平方位上旋转；第二转动云台左右对称挂载个防护罩,防护罩采用半球面设计以降低风阻，第二转动云台内部通过第二转台电机二驱动防护罩在垂直方向上转动；所述的防护罩内部安装所需的视频采集模块。
进一步，第三转动云台固定于中心轴上面，通过第三转台电机驱动雷达天线以中心轴完成水平方向扫描。
进一步，所述的圆形玻璃视窗内表面贴有金属电热丝网3-2-1，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
进一步，防护罩前方同样开有圆形玻璃视窗，内表面贴有金属电热丝网，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
进一步，第三转动云台内部另外安装安防雷达，实现雷达光电联动探测。
另外，也有另一种结构，一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：包括底座一、中心轴一、转动云台、中心轴一顶部位于转动云台上方，转动云台垂直方向开有一组玻璃视窗，整体位于底座上方，借由转台电机驱动围绕中心轴做360°旋转，玻璃视窗内安装所需的视频采集部件；由转动云台单独工作仅完成图像逐圈扫描工作。
采用上述技术方案，本发明提供一种能够在岛礁快速监测广宇海域目标的逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，该装置可以安装多个视频采集设备及雷达探测设备，实现广域场景快速扫描，具有外观新颖、抗风、集成度高、可靠性高等特点。
本发明的原理是通过构建一种结构壳体，使之能在垂直方向上安装的多个图像采集设备，图像采集设备同轴按一定的转速匀速转动扫描一周，同时采集不同景深的图像，便于借助无缝拼接融合成一张全景图像，同时集成探测雷达作为光电探测的补充，减少能见度不足带来的影响。
附图说明：
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的外观示意图；
图3是本发明一个实施例的原理示意图。
具体实施方式：
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1－图3所示，本发明提出了一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，该装置可以提供垂直方向上三个视频采集设备安装位，满足不同景深图像采集的需要，同时可安装特写视频采集设备，满足扫描图像小目标的追踪、特写采集需要，还能够集成安防雷达，满足雷达光电联动探测的需要。
本发明提供了一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，以解决现有岛礁快速监测广宇海域目标时出现的采集工作任务繁重，传统作业方式劳动强度大、精度低、作业慢，而单个摄像机的监测范围有限且直观性不强的问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，由底座、中心轴、第一转动云台、第二转动云台和第三转动云台组成，其中中心轴位于底座正中，借助各个转动云台电机第一转动云台、第二转动云台和第三转动云台自下而上以中心轴为中心做水平360°转动，第二转动云台左右侧面对称安装两个防护罩可在垂直方向上做360°转动；第三转动云台固定于中心轴顶部，云台上方有可水平扫描转动的雷达天线。
为了更好地理解阐述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，本实施例提供一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，包括底座1、中心轴2、第一转动云台3、第二转动云台4和第三转动云台5.
底座1位于最底部，底座侧面有出线孔1-1及盖板式检修口1-2、沿底部四周有开扇环状安装固定孔1-3、底座采用圆柱形设计，内部有电源电路模块1-4、云台驱动控制模块1-5、功能模块安装槽1-6、第一转动云台固定齿轮1-7。
中心轴2固定于底座1中心位置，顶部固定第三转动云台5；
第一转动云台3套在中心轴2上，底部有以转动轴为中心辐射的转动滚轴3-1若干根，用于支撑云台转动，第一转动云台3采用圆柱形结构外观以降低风阻，在侧面开有三个圆形玻璃视窗3-2，在三个玻璃窗内侧各有1个视频采集部件安装仓3-3，该安装仓可在上下左右方向微调朝向，并可固定视频采集部件安装仓3-3位置。第一转动云台通过第一转台电机3-4驱动电机齿轮3-4-1(也可优选如皮带、蜗杆等方式)与中心轴2固定齿轮1-7相互作用驱动第一转动云台水平方位上转动。
所述的圆形玻璃视窗3-2内表面贴有金属电热丝网3-2-1，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
所述的视频采集部件安装仓3-3朝向满足以下要求：
如图是该装置摄像采集的物理示意图，θ1对应采集的图像是半径为akm的圆圈，(该处扫描的速率是系统中最大的，系统保证该处扫描速度理想成像，θ2、θ3对应的图像采集速率更低，成像更加理想)。θ2对应采集的图像是半径为bkm的圆圈，θ3对应采集的图像是半径为ckm的圆圈(c>b>a)，视频采集部件安装仓角度调整满足三个视频采集部件所形成的视场角θ1、θ2、θ3连续接力。
第二转动云台4套在中心轴2上，内有第二转台电机4-1以齿轮传动方式驱动第二转动云台围绕中心轴2在水平方位上旋转；第二转动云台左右对称挂载1个防护罩4-2、4-3，防护罩4-2、4-3采用半球面设计以降低风阻，第二转动云台内部通过第二转台电机4-4、4-5以齿轮传动方式驱动防护罩4-2、4-3在垂直方向上转动；
所述的防护罩4-2、4-3内部可另外安装固定变焦视频采集模块，实现视频目标特写采集，防护罩4-2、4-3前方同样开有圆形玻璃视窗4-2-1,、4-2-2内表面贴有金属电热丝网3-2-1，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
第三转动云台5固定于中心轴2上面，通过第三转台电机5-1以齿轮传动方式驱动雷达天线5-2以中心轴2完成水平方向扫描。第三转动云台5内部可另外安装安防雷达，实现雷达光电联动探测。
以上所述的转台电机全部由底座1中的云台驱动控制模块1-5控制。
需要说明的是，本发明所述的第二转动云台和第三转动云台可以选择不安装，而采用另外的中心轴2’，中心轴2’顶部位于第一转动云台上方，由第一转动云台单独工作仅完成图像逐圈扫描工作。
作为可选的优选例，第一转动云台与底座之间可选用其他滚动轴承；第一转动云台、第二转动云台、第三转动云台的转台电机传动方式可选择皮带、蜗杆等其他传动方式以驱动云台旋转。
如图2所示，本发明的外观，所述的第一转动云台玻璃窗位置及第二转动云台侧向防护罩外形如图2所示。
如图3所示，本发明的工作原理如下：
通过在第一转动云台的视频采集部件安装仓3-3中安装满足逐圈扫描要求的视频采集部件，在第二转动云台防护罩内安装热成像变焦视频采集模块及可见光变焦视频采集模块，在第三转动云台安装安防雷达，以本公司另外申请的发明《基于逐圈扫描广域全景成像光电探测系统》的技术方法，云台驱动控制模块1-5驱动第一转动云台进行水平方位旋转，完成水平三个焦段的全景视频图像扫描，图像送到后端经处理后形成无缝拼接的全景图像，并识别运动目标，第二转动云台根据识别到的运动目标或雷达探测的运动目标坐标进行方位调整及镜头拉伸，对运动目标进行特写采集复核。
由上述实施例可见，本发明产生的有益效果是：通过本装置，为岛礁广域海面的全景图像快速采集提供了硬件基础保障，借助垂直方向上三个视频采集设备安装仓，可满足不同景深图像采集的需要，同时可安装特写视频采集设备，满足扫描图像小目标的追踪、特写采集需要，还能够集成安防雷达，满足雷达光电联动探测的需要。结合本公司另外申请的发明《基于逐圈扫描广域全景成像光电探测系统》，作为新型地形信息采集设备，在大面积、远距离场景监测、虚拟现实、视频检索以及高分辨率图像的获取等方面有着重要的应用前景。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于:包括底座、中心轴、第一转动云台、第二转动云台和第三转动云台；其中，所述中心轴位于底座中心，垂直自下而上依次贯穿第一转动云台、第二转动云台，并作为第三转动云台的支撑底面，第一、第二、第三转动云台转动轴心与中心轴垂直重心轴重合；
所述的第一转动云台垂直方向开有一组玻璃视窗，整体位于底座上方，借由第一转台电机驱动围绕中心轴做360°旋转，玻璃视窗内安装所需的视频采集部件；
所述的第二转动云台位于第一转动云台之上、第三转动云台之下，可借由第二转台电机驱动围绕中心轴做360°旋转，同时第二转动云台两侧对称配有侧向防护罩，侧向防护罩可借由侧向转台电机独立在垂直方向上转动，侧向防护罩前端开有玻璃视窗，玻璃视窗内安装所需的视频采集部件；
所述的第三转动云台位于中心轴顶部，可借由第三转台电机驱动天线装置进行水平圆周扫描；
以上所述的转台电机全部由底座中的云台驱动控制模块控制。
2.如权利要求1所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：底座位于最底部，底座侧面有出线孔及盖板式检修口、沿底部四周有开扇环状安装固定孔、底座采用圆柱形设计，内部有电源电路模块、云台驱动控制模块、功能模块安装槽、第一转动云台固定齿轮。
3.如权利要求2所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：中心轴固定于底座中心位置，顶部固定第三转动云台。
4.如权利要求3所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：第一转动云台套在中心轴上，底部有以转动轴为中心辐射的转动滚轴若干根，用于支撑云台转动，第一转动云台采用圆柱形结构外观以降低风阻，在侧面开有三个圆形玻璃视窗，在三个玻璃窗内侧各有一个视频采集部件安装仓，该安装仓可在上下左右方向微调朝向，并可固定视频采集部件安装仓位置，视频采集部件安装仓内安装所需的视频采集部件，第一转动云台通过第一转台电机驱动转动。
5.如权利要求4所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：第二转动云台套在中心轴上，内有第二转台电机一驱动第二转动云台围绕中心轴在水平方位上旋转；第二转动云台左右对称挂载个防护罩,防护罩采用半球面设计以降低风阻，第二转动云台内部通过第二转台电机二驱动防护罩在垂直方向上转动；所述的防护罩内部安装所需的视频采集模块。
6.如权利要求5所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：第三转动云台固定于中心轴上面，通过第三转台电机驱动雷达天线以中心轴完成水平方向扫描。
7.如权利要求4所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：所述的圆形玻璃视窗内表面贴有金属电热丝网，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
8.如权利要求5所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：防护罩前方同样开有圆形玻璃视窗，内表面贴有金属电热丝网，用于电磁屏蔽及驱散玻璃外表面水汽。
9.如权利要求6所述的一种基于逐圈扫描广域全景成像光电转台装置，其特征在于：第三转动云台内部另外安装安防雷达，实现雷达光电联动探测。
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