CN108549417A - 一种搭载摄像头的云台的控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载摄像头的云台的控制方法，应用于测控领域的云台中，包括：接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。应用本发明所提供的技术方案，能够提高云台控制精度，降低人力成本，提高作业效率。本发明还提供了一种搭载摄像头的云台的控制装置及计算机可读存储介质，具有相应技术效果。

Description

一种搭载摄像头的云台的控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及测控技术领域，特别是涉及一种搭载摄像头的云台的控制方法、装置及存储介质。

背景技术

摄像头的运动控制是通过云台的运动控制实现的，摄像头固定在云台上，通过控制云台的水平方向以及垂直方向的转动，便可以控制摄像头的转动。在现有技术中，通过人眼观察并结合摇杆操作的方式对云台进行控制。例如，搭载云台的巡检车移动到预定位置停下时，待检测的目标不在摄像头的拍摄范围，则人工通过摇杆控制云台转动，例如水平转动90°使得摄像头可以对目标进行拍摄。在这一控制过程中，需要人工持续操作，人力成本高，并且控制精度低，例如需要转动90°实际却转动了95°。在部分场合中控制误差甚至更高，例如受具体的云台的结构以及环境等因素的影响，云台在转动过程中受到的阻力不断变化，由于电机的功率保持不变，则阻力不一会导致云台并不是匀速转动。例如在上述水平转动90°的例子中，在转动至80°附近时云台的速度为较慢的A速度，转动至90°附近时变为较快的B速度，则非常容易出现人工操作的不及时，云台转动角度远超90°的情况，需要通过摇杆使云台转回来，当然，回转的过程也可能出现转过了或没转到位的情况，大为降低了作业效率。

综上所述，如何对云台的运动进行控制，提高云台控制精度，降低人力成本，提高作业效率，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种搭载摄像头的云台的控制方法、装置及存储介质，以提高云台控制精度，降低人力成本，提高作业效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种搭载摄像头的云台的控制方法，应用于测控领域的云台中，包括：

接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；

通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置。

优选的，还包括：

接收携带目标转动方向以及目标转动速度的方向控制指令；

根据所述方向控制指令，并通过所述闭环自动控制的速度环控制所述电机的转动，以使所述云台按照所述目标转动速度以及所述目标转动方向转动。

优选的，在所述根据所述方向控制指令控制所述电机的转动之后，还包括：

接收停止指令；

控制所述云台停止在接收到所述停止指令的时刻的水平位置以及垂直位置。

优选的，所述接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令，包括：

接收由控制平台发送的携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

优选的，所述接收由控制平台发送的携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令，包括：

接收由控制平台按照预设的时间节点发送的，携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

优选的，所述位置控制指令中携带的所述目标水平位置以及所述目标垂直位置为：

预设在所述控制平台中的位置；

或者为：

通过解析显示器上的触击点确定的位置，所述显示器为显示所述云台上搭载的摄像头拍摄的图像的显示器。

优选的，在所述通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置之后，还包括：

接收携带预设的目标焦距的变焦指令；

将所述云台上搭载的摄像头的焦距调整为所述目标焦距。

优选的，在所述将所述云台上搭载的摄像头的焦距调整为所述目标焦距之后，还包括：

接收携带预设的目标倍数的变倍指令；

将所述云台上搭载的摄像头的放大倍数调整为所述目标倍数。

一种搭载摄像头的云台的控制装置，应用于测控领域的云台中，包括：

位置控制指令接收模块，用于接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；

电机控制模块，用于通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有云台控制程序，所述云台控制程序被处理器执行时实现上述任一项所述的搭载摄像头的云台的控制方法的步骤。

应用本发明实施例所提供的技术方案，该搭载摄像头的云台的控制方法应用于测控领域的云台中，包括：接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。

云台通过接收位置控制指令进行运动控制而不是人工摇杆的方式，降低了人工成本。由于位置控制指令中携带有目标水平位置以及目标垂直位置，相较于人工判断的方式，提高了控制精度。在控制云台时采用的是闭环自动控制，相较于人工调节，使得云台能够更快速地到达目标水平位置以及目标垂直位置，不会出现人工多次控制云台依然不能达到合适位置的情况，大为提高了云台的作业效率。因此，本申请的方案提高了云台控制精度，降低了人力成本，提高了作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种搭载摄像头的云台的控制方法的实施流程图；

图2为本发明中一种搭载摄像头的云台的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种搭载摄像头的云台的控制方法，能够提高云台控制精度，降低人力成本，提高作业效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明中一种搭载摄像头的云台的控制方法的实施流程图，该方法包括以下步骤：

S101：接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

本申请的方案应用于进行测控的云台中，特别是应用在进行管道检测或者管廊巡检的云台中，以对云台的运动进行控制。云台通常要设置在巡检车等行驶设备之上，不妨以巡检车为例，巡检车可以沿着预设的移动路径行进，例如巡检车绕着固定的路线周而复始地行进，或者在预定的时间点时行驶到与该时间点对应的预定位置上，巡检车的运动可以由相应的控制平台进行自动控制。特别是在管廊巡检时，巡检车通常以预定的路线行进。需要进行管廊巡检或者管道检测的目标通常是预定的目标，例如通过云台对园区的若干大门进行巡检，此外，待巡检的目标通常是一些不便于人工巡检的目标，例如在进行管道检测时，对管道内部的预定的一个或者多个目标进行检测，比如对管道内部的各个节点进行相应的巡检。

云台接收的位置控制指令通常可以由控制平台自动发送，当然，具体实施时，也可以是人工通过控制平台向云台发送位置控制指令，并不影响本发明的实施。

位置控制指令中携带有目标水平位置以及目标垂直位置，目标水平位置可以理解为云台需要到达的水平位置，相应的，目标垂直位置可以理解为云台需要到达的垂直位置。例如，在预设的一个时间点，巡检车自动行进到了一个预定的位置并停留，以便对目标物A进行拍摄，此时可以由控制平台向云台发送位置控制指令，以便云台根据位置控制指令中的信息进行相应的位置调整，进而使得摄像头达到合适的位置。

位置控制指令可以为预设在控制平台中的指令或者是通过解析显示器上的触点而得出的指令，也就是说，位置控制指令中携带的目标水平位置以及目标垂直位置，可以是预设在控制平台中的位置或者是通过解析显示器上的触击点确定出的位置。

预设在控制平台中的位置可以为通过数据分析或者实验数据等确定并存储在相应的数据库中的位置。例如，对于某一个待巡检的目标物，在第一次检测时，可以通过人工摇杆调节等方式对云台的水平位置以及垂直位置进行调节，当确定出合适的云台位置使得摄像头的角度合适，便于拍摄时，便可以记录下此时的云台的水平位置以及垂直位置并进行存储，例如存储在控制平台的数据库中，之后的自动巡检过程中，例如每天的预定时间，巡检车到达固定位置时，控制平台便可以发送携带有目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

目标水平位置以及目标垂直位置也可以通过解析显示器上的触击点确定的位置，显示器指的是对云台上搭载的摄像头拍摄的图像进行显示的显示器。例如，在一种具体实施方式中，巡检车按照一定的速度在某一区域内行驶，可以是随机路线的行驶或者预定路线的行驶等，操作人员可以点击显示器，可以由控制平台对该触点进行解析，并生成相应的位置控制指令发送至云台，云台接收该位置控制指令，通常，位置控制指令中携带的目标水平位置以及目标垂直位置能够使得云台转动至该位置后，触点位置会位于摄像头拍摄的图像的中心区域，即使得云台上的摄像头定位到该触点的位置。

控制平台在发送位置控制指令时，由于管廊巡检通常需要周期性地对待检测目标进行检测，因此在进行管廊巡检时，通常可以选取按照预设的时间节点发送位置控制指令的方式，以便云台搭载的摄像头在预设的时间点对待检测目标进行拍摄。

S102：通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。

云台接收位置控制指令之后，根据位置控制指令中携带的目标水平位置和目标垂直位置，并基于闭环自动控制的方式进行位置的调整，使得云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。闭环自动控制通常可以具体为PID控制，当然，考虑到具体实施方式中电机种类不同等因素，除了常见的PID控制，也可以选取其他类型的闭环自动控制，并不影响本发明的实施。具体的，例如可以通过传感器实时获得云台的水平位置以及垂直位置，以便通过PID控制驱动云台的电机的转动。在具体实施时，可以控制电机以最大速度启动，使得云台更快地到达相应的目标位置，当然，电机的启动转速也可以为其他值，并不影响本发明的实施。电机转动过程中，可以通过绝对值角度传感器实时获得转子的角度，以便转换为电机的转速，例如可以选取AS5600绝对值角度传感器以获取电机的转速。在该种实施方式中，采用PID控制方式时，具体地，可以通过对电机的位置环以及速度环进行控制，主控芯片可以选取STM32F103。此外，还可以采用其他芯片与主控芯片配合，例如外置FLASH用于进行驱动程序的升级，WIFI+LAN通讯芯片进行信息交互等。

由于采用的是闭环自动控制的方式，将云台实时的位置作为闭环控制的反馈量，以不断调节电机的转速，使得云台能够快速并且准确地到达相应的目标位置。例如在云台接收到位置控制指令时，电机以最大速度启动，在云台的水平位置以及垂直位置接近相应的目标位置时，闭环自动控制的方法会降低电机的转速，使得云台准确的到达目标位置。

应用本发明实施例所提供的技术方案，该搭载摄像头的云台的控制方法应用于测控领域的云台中，包括：接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。

本申请的方案中，云台通过接收位置控制指令进行运动控制而不是人工摇杆的方式，降低了人工成本。由于位置控制指令中携带有目标水平位置以及目标垂直位置，相较于人工判断的方式，提高了控制精度。在控制云台时采用的是闭环自动控制，相较于人工调节，使得云台能够更快速地到达目标水平位置以及目标垂直位置，不会出现人工多次控制云台依然不能达到合适位置的情况，大为提高了云台的作业效率。因此，本申请的方案提高了云台控制精度，降低了人力成本，提高了作业效率。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括以下步骤：

步骤一：接收携带目标转动方向以及目标转动速度的方向控制指令；

步骤二：根据方向控制指令，并通过闭环自动控制的速度环控制电机的转动，以使云台按照目标转动速度以及目标转动方向转动。

云台接收位置控制指令的方式通常适合于全自动或者触屏的半自动操作，在本申请的该种实施方式中，云台还可以接收方向控制指令，适合于上位机的手动操作或者摇杆手动操作，即实现了与现有技术中的摇杆操作的兼容，提供给用户更多的操作方式的选择。云台接收的方向控制指令中携带有目标转动方向以及目标转动速度，在接收方向控制指令之后，通过闭环自动控制的速度环控制实现电机的运动控制，使得云台按照目标转动速度以及目标转动方向转动，例如，云台保持垂直位置不变，水平位置上呈逆时针匀速转动。

在本发明的一种具体实施方式中，在上述步骤二之后，还包括：

接收停止指令；

控制云台停止在接收到停止指令的时刻的水平位置以及垂直位置。

云台接收停止指令，则可以通过闭环自动控制的方式控制云台停止在接收到停止指令的时刻的水平位置以及垂直位置。例如人工摇杆操作时，将摇杆拨动回初始位置，则相应的控制器可以向云台发送停止指令，云台则停止在接收停止指令时的相应位置。当然，当电机转速较快使得云台转速较快时，接收停止指令时云台可能不能立即停下，云台可以记录下接收到停止指令时的水平位置以及垂直位置，通过闭环自动控制的方式控制云台回转，最终达到正确的位置。

在本发明的一种具体实施方式中，在步骤S102之后，还包括：

接收携带预设的目标焦距的变焦指令；

将云台上搭载的摄像头的焦距调整为目标焦距。

云台上搭载的摄像头通常要对多个待测目标进行检测，而针对各个待测目标所需要的合适的焦距可能不同，因此在本申请的该种实施方式中，可以将携带预设的目标焦距的变焦指令发送至云台，使得根据该变焦指令，将云台上搭载的摄像头的焦距调整为目标焦距，即对于某一待测目标合适的焦距。和位置控制指令类似，变焦指令也可以由控制平台进行存储并且发送，当然，该种实施方式中，变焦指令独立于位置控制指令发送，在其他实施方式中，也可以结合在一起发送，例如将变焦信息即目标焦距附加在位置控制指令之中，并不影响本发明的实施。变焦指令中携带的目标焦距可以预先进行确定并存储，例如在第一次对待测目标进行检测时，人工调节焦距，并将该焦距记录下，作为与该待测目标对应的目标焦距。

在本发明的一种具体实施方式中，在将云台上搭载的摄像头的焦距调整为目标焦距之后，还包括：

接收携带预设的目标倍数的变倍指令；

将云台上搭载的摄像头的放大倍数调整为目标倍数。

与变焦指令类似，考虑到不同待测目标需要的摄像头的放大倍数不同，可以向云台发送携带预设的目标倍数的变倍指令，以调节摄像头的放大倍数。在该种实施方式中，变倍指令为独立的指令并且在变焦指令之后发送，在其他实施方式中，可以并不限定变倍指令的发送顺序，并且也可以将目标倍数这一信息与其他信息进行结合，一并发送。变倍指令与变焦指令类似，此处不重复说明。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种搭载摄像头的云台的控制装置，下文描述的搭载摄像头的云台的控制装置与上文描述的搭载摄像头的云台的控制方法可相互对应参照。

参见图2所示，为本发明中一种搭载摄像头的云台的控制装置的结构示意图，该装置应用于测控领域的云台中，包括以下模块：

位置控制指令接收模块201，用于接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；

第一电机控制模块202，用于通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使云台的水平位置达到目标水平位置，垂直位置达到目标垂直位置。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

方向控制指令接收模块，用于接收携带目标转动方向以及目标转动速度的方向控制指令；

第二电机控制模块，用于根据方向控制指令，并通过闭环自动控制的速度环控制电机的转动，以使云台按照目标转动速度以及目标转动方向转动。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

停止指令接收模块，用于在第二电机控制模块根据方向控制指令控制电机的转动之后，接收停止指令；

停止模块，用于控制云台停止在接收到停止指令的时刻的水平位置以及垂直位置。

在本发明的一种具体实施方式中，位置控制指令接收模块201，具体用于：

接收由控制平台发送的携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

在本发明的一种具体实施方式中，位置控制指令接收模块201，具体用于：

接收由控制平台按照预设的时间节点发送的，携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

触点位置解析模块，用于通过解析显示器上的触击点确定的位置，显示器为显示云台上搭载的摄像头拍摄的图像的显示器。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

变焦模块，用于接收携带预设的目标焦距的变焦指令；

焦距调整模块，用于将云台上搭载的摄像头的焦距调整为目标焦距。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

变倍模块，用于接收携带预设的目标倍数的变倍指令；

放大倍数调整模块，用于将云台上搭载的摄像头的放大倍数调整为目标倍数。

相应于上面的方法和装置实施例，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有云台控制程序，云台控制程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中的搭载摄像头的云台的控制方法的步骤，可与上文描述的搭载摄像头的云台的控制方法及装置可相互对应参照，此处不重复说明。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，应用于测控领域的云台中，包括：

接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；

通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置。

2.根据权利要求1所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，还包括：

接收携带目标转动方向以及目标转动速度的方向控制指令；

根据所述方向控制指令，并通过所述闭环自动控制的速度环控制所述电机的转动，以使所述云台按照所述目标转动速度以及所述目标转动方向转动。

3.根据权利要求2所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，在所述根据所述方向控制指令控制所述电机的转动之后，还包括：

接收停止指令；

控制所述云台停止在接收到所述停止指令的时刻的水平位置以及垂直位置。

4.根据权利要求1所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，所述接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令，包括：

接收由控制平台发送的携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

5.根据权利要求4所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，所述接收由控制平台发送的携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令，包括：

接收由控制平台按照预设的时间节点发送的，携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令。

6.根据权利要求4所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，所述位置控制指令中携带的所述目标水平位置以及所述目标垂直位置为：

预设在所述控制平台中的位置；

或者为：

通过解析显示器上的触击点确定的位置，所述显示器为显示所述云台上搭载的摄像头拍摄的图像的显示器。

7.根据权利要求1至6任一项所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，在所述通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置之后，还包括：

接收携带预设的目标焦距的变焦指令；

将所述云台上搭载的摄像头的焦距调整为所述目标焦距。

8.根据权利要求7所述的搭载摄像头的云台的控制方法，其特征在于，在所述将所述云台上搭载的摄像头的焦距调整为所述目标焦距之后，还包括：

接收携带预设的目标倍数的变倍指令；

将所述云台上搭载的摄像头的放大倍数调整为所述目标倍数。

9.一种搭载摄像头的云台的控制装置，其特征在于，应用于测控领域的云台中，包括：

位置控制指令接收模块，用于接收携带目标水平位置以及目标垂直位置的位置控制指令；

电机控制模块，用于通过闭环自动控制的方法控制云台的电机的转动，以使所述云台的水平位置达到所述目标水平位置，垂直位置达到所述目标垂直位置。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有云台控制程序，所述云台控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的搭载摄像头的云台的控制方法的步骤。