CN110691189A - 一种连续变焦摄像机控制系统 - Google Patents

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Abstract

为解决现有的连续变焦摄像机控制方法需要专门的控制计算机及其操作人员，导致生产使用成本增加及操作不便的问题，本发明提供了一种连续变焦摄像机控制系统，包括：遥控器，用于向数据处理器发送按键编码信号；遥控器包括具有按键的面板、编码电路和信号发射单元；数据处理器，用于接收遥控器发送的经过调制的按键编码信号，并对信号进行解调、译码后，转换为变焦摄像机对应的控制指令后发送给变焦摄像机；还用于接收变焦摄像机反馈的信号，包括自检状态、视场/焦距值、十字丝坐标/增减量；参数配置软件，用于配置通信协议参数。通过遥控器控制变焦摄像机，省去计算机和专门的操作人员，提高了操作便利性，降低了成本。

Description

一种连续变焦摄像机控制系统
技术领域
本发明属于涉及一种连续变焦摄像机的控制系统。
背景技术
连续变焦摄像机由于焦距可以在一定范围内变化，可以在一定范围内对不同距离的景物进行成像与测量，因此有广泛的用途，如航空侦查、车载侦查、安防等。连续变焦摄像机由于其自身的特点，具有较多的参数(如变焦指令、调焦指令、十字丝移动指令等)需要使用人员参与控制，或者在装配调试过程中需要装配调试人员对其进行控制。
目前对连续变焦摄像机常用的控制方法是采用计算机软件进行控制，这样除需要图像显示设备外，还需要一台计算机专门用于变焦摄像机的控制。另外由于装配调试人员无法同时进行装配调试和变焦摄像机控制，还需要一个专门的人员操作控制软件进行控制，对生产和使用带来了一定的成本增加，操作也不方便。
发明内容
为了解决现有的连续变焦摄像机控制方法需要专门的控制计算机及其操作人员，导致生产使用成本增加以及操作不便的技术问题，本发明提供了一种连续变焦摄像机控制系统。
本发明的技术方案是：
一种连续变焦摄像机控制系统，其特殊之处在于，包括：
遥控器，用于向数据处理器发送按键编码信号；遥控器包括具有按键的面板、编码电路和信号发射单元；
数据处理器，用于接收遥控器发送的经过调制的按键编码信号，并对信号进行解调、译码后，转换为变焦摄像机对应的控制指令后发送给变焦摄像机；还用于接收变焦摄像机反馈的信号，包括自检状态、视场/焦距值、十字丝坐标/增减量；
参数配置软件，装载在计算机上，被计算机运行时用于配置通信协议参数。
进一步地，所述按键的定义如下：
按键标识 对应指令意义
P 数据处理器进入节能状态/唤醒
RST 变焦摄像机自检
W 变焦摄像机快速切换到宽视场
M 变焦摄像机快速切换到中视场
N 变焦摄像机快速切换到窄视场
F+ 变焦摄像机顺时针单步调焦
F- 变焦摄像机逆时针单步调焦
AF 变焦摄像机自动聚焦
Z+ 变焦摄像机往大视场连续变焦
Z- 变焦摄像机往小视场连续变焦
EV+ 变焦摄像机提高亮度
EV- 变焦摄像机降低亮度
COL 变焦摄像机切换到彩色滤光片
NIR 变焦摄像机切换到近红外滤光片
X+ 变焦摄像机十字丝水平向右移动一个像素
X- 变焦摄像机十字丝水平向左移动一个像素
Y+ 变焦摄像机十字丝水平向下移动一个像素
Y- 变焦摄像机十字丝水平向上移动一个像素
CRS 变焦摄像机十字丝开/关
REV 预留。
进一步地，数据处理器包括信号接收单元、处理器、数码管驱动器、数字显示数码管、LED状态指示灯、参数存储芯片、程序存储芯片、晶振、通信接口芯片、通信连接器和电源连接器器；
信号接收单元用于接收所述按键编码信号，并对信号进行解调，转换为处理器可接收的信号后送给处理器；
处理器一方面用于接收处理遥控器发送的按键编码信号，并根据参数存储芯片中存储的变焦摄像机的通信协议，将按键编码信号转换为变焦摄像机对应的控制指令后输出给变焦摄像机；处理器另一方面用于接收变焦摄像机反馈的信号并控制相应的显示器件进行显示；
数码管驱动器和数字显示数码管共同实现变焦摄像机的视场/焦距值和十字丝坐标的显示；
LED状态指示灯用于对变焦摄像机返回的自检状态进行显示；
参数存储芯片用于存储通信协议的参数、按键值译码表、视场/焦距值转换参数；
程序存储芯片用于存储处理器要执行的程序；
晶振用于向处理器提供工作的时钟基准信号；
通信接口芯片用于将处理器输入/输出的CMOS电平信号转换为与变焦摄像机通信接口兼容的信号；
通信连接器用于实现和变焦摄像机的互连。
进一步地，程序存储芯片中存储的程序上电加载到处理器中运行时，实现以下步骤：
1)发送指令：
1.1)、处理器等待接收遥控器发出的指令；
1.2)、处理器判断是否有遥控器的指令输入，若否，则返回步骤1.1)；若是，则进入步骤1.3)；
1.3)、处理器判断接收到的指令是否有效，若否，则返回步骤1.1)；若是，则进入步骤1.4)；
1.4)、处理器将收到的指令按通信协议转换格式后发送给变焦摄像机；
2)接收反馈：
2.1)、处理器等待接收变焦摄像机返回的参数；
2.2)、处理器判断是否有变焦摄像机的参数输入，若否，则返回步骤2.1)；若是，则进入步骤2.3)；
2.3)、处理器判断接收的参数是否有效，若否，则返回步骤2.1)；若是则进入步骤2.4)；
2.4)、处理器判断接收到的参数是否是自检结果，若否，进入步骤2.5)；若是，则进入步骤2.7)；
2.5)、处理器判断接收到的参数是否为视场/焦距值，若否，则进入步骤2.6)，若是，则进入步骤2.8)；
2.6)、处理器判断接收到的参数是否为十字丝的坐标或增减量，若否，则返回步骤2.1)；若是则进入步骤2.9)；
2.7)、将自检结果译码后，通过LED状态灯显示；
2.8)、将视场/焦距值转换后显示在数字显示数码管上；
2.9)、将十字丝坐标或者增减量显示在数字显示数码管上。
进一步地，信号发射单元采用红外发射管，信号接收单元采用红外接收管。
进一步地，编码电路采用“NEC CODE”编码方式。
进一步地，处理器采用MCU或FPGA实现。
进一步地，参数存储芯片采用EEPROM。
本发明的有益效果：
1、本发明采用遥控的方式，通过遥控器控制一个数据处理器，数据处理器接收遥控器发送的指令码，并按照变焦摄像机的通信协议将遥控器发送的指令码转换为变焦摄像机的指令发送给变焦摄像机，从而对变焦摄像机进行控制；另外，本发明在数据处理器上设计有数码管和LED灯，数码管用于显示变焦摄像机反馈的视场角(或焦距)以及十字丝的坐标，LED灯用于显示变焦摄像机的自检状态；因此，装配测试人员可以通过遥控器控制变焦摄像机，从而可以省去计算机和专门的操作人员，有效提高了操作便利性，同时降低了成本。
3、本发明可应用于变焦摄像机在生产调试阶段、试验阶段和使用阶段等的控制。
附图说明
图1是本发明变焦摄像机控制系统的原理框图。
图2是本发明中遥控器的硬件组成框图。
图3是本发明中遥控器的面板设计示意图。
图4是数据处理器的硬件组成框图。
图5是本发明工作流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，变焦摄像机遥控系统包括遥控器、数据处理器和装载在计算机上的参数配置软件。
如图2所示，遥控器由面板(含按键)、编码电路、电池和红外发射管组成，其中编码电路和红外发射管采用芯片厂家的成熟方案，载波频率采用38KHZ，编码方式采用“NECCODE”编码方式，电池采用单块CR2025纽扣电池；遥控器通过红外发射管向数据处理器发送不同按键的按键编码信号；面板为本发明独立设计，面板设计如图3所示，共20个按键，按键定义如表1所示。
表1遥控器面板定义
序号 按键标识 对应指令意义
1 P 数据处理器进入节能状态/唤醒
2 RST 变焦摄像机自检
3 W 变焦摄像机快速切换到宽视场
4 M 变焦摄像机快速切换到中视场
5 N 变焦摄像机快速切换到窄视场
6 F+ 变焦摄像机顺时针单步调焦
7 F- 变焦摄像机逆时针单步调焦
8 AF 变焦摄像机自动聚焦
9 Z+ 变焦摄像机往大视场连续变焦
10 Z- 变焦摄像机往小视场连续变焦
11 EV+ 变焦摄像机提高亮度
12 EV- 变焦摄像机降低亮度
13 COL 变焦摄像机切换到彩色滤光片
14 NIR 变焦摄像机切换到近红外滤光片
15 X+ 变焦摄像机十字丝水平向右移动一个像素
16 X- 变焦摄像机十字丝水平向左移动一个像素
17 Y+ 变焦摄像机十字丝水平向下移动一个像素
18 Y- 变焦摄像机十字丝水平向上移动一个像素
19 CRS 变焦摄像机十字丝开/关
20 REV 预留
如
图4所示，数据处理器包括红外接收管、处理器(可用MCU实现，也可用FPGA实现)、数码管驱动器、数字显示数码管、LED状态指示灯、参数存储芯片、程序存储芯片、晶振、电源保护及转换模块、通信接口芯片、通信连接器和电源连接器器。
红外接收管用于接收遥控器发送的经过遥控器调制的按键编码信号并对信号进行解调，转换为处理器可接收的信号后送给处理器进行译码。红外接收管采用标准的集成红外接收模块。
处理器一方面用于接收处理遥控器发送的按键编码信号，并根据参数存储芯片中存储的变焦摄像机的通信协议，将按键编码信号转换为变焦摄像机对应的控制指令后输出给变焦摄像机，从而实现对变焦摄像机的控制；另一方面，处理器接收变焦摄像机反馈的信号(包括自检状态(即故障位)和视场/焦距值、十字丝坐标、增减量)，对自检状态、视场/焦距值、十字丝坐标进行译码后，控制相应的显示器件进行显示，其中，自检状态(即故障位)通过LED状态指示灯显示，视场/焦距值、十字丝坐标通过数字显示数码管显示。
数码管驱动器和数字显示数码管共同实现变焦摄像机的视场/焦距值和十字丝坐标的显示。
LED状态指示灯用于对变焦摄像机返回的自检状态进行显示。
参数存储芯片用于存储通信协议的参数、按键值译码表、视场/焦距值转换参数；由于不同型号的变焦摄像机通信协议和参数转换公式可能不一样，可以根据具体型号的变焦摄像机的通信协议，将相关参数通过软件配置在参数存储芯片中，每种型号的变焦摄像机只需配置一次即可，从而实现通用化；参数存储芯片使用EEPROM实现。
程序存储芯片用于存储处理器要执行的程序，上电加载到处理器中运行；程序存储芯片和处理器配套使用。
晶振用于给处理器提供工作的时钟基准信号。
电源保护及转换模块一方面用于电源保护，包括反接保护、短路保护，另一方面将输入的+5V电源转换为系统需要的多个电压输出。
电源连接器用于电源的输入，采用USB连接器，可以直接用手机充电器或者充电宝供电。
通信接口芯片用于将处理器输入/输出的CMOS电平信号转换为与变焦摄像机通信接口兼容的信号，如RS422、RS232信号。
通信连接器用于实现和变焦摄像机的互连，采用DB9插座。
如图5所示，本发明的工作过程如下：
1、通过参数配置软件进行通信协议参数配置(本步仅在首次使用时需要进行)；
2、手动连接变焦摄像机的通信接口；
3、处理器读取并运行参数存储芯片中存储的程序，实现以下步骤：
3.1发送指令：
3.1.1、处理器等待接收遥控器发出的指令；
3.1.2、处理器判断是否有遥控器的指令输入，若否，则返回步骤3.1.1；若是，则进入步骤3.1.3；
3.1.3、处理器判断接收到的指令是否有效，若否，则返回步骤3.1.1；若是，则进入步骤3.1.4；
3.1.4、处理器将收到的指令按通信协议转换格式后发送给变焦摄像机；
3.2接收反馈：
3.2.1、处理器等待接收变焦摄像机返回的参数；
3.2.2、处理器判断是否有变焦摄像机的参数输入，若否，则返回步骤3.2.1；若是，则进入步骤3.2.3；
3.2.3、处理器判断接收的参数是否有效，若否，则返回步骤3.2.1；若是则进入步骤3.2.4；
3.2.4、处理器判断接收到的参数是否是自检结果，若否，进入步骤3.2.5；若是，则进入步骤3.2.7；
3.2.5、处理器判断接收到的参数是否为视场或焦距值，若否，则进入步骤3.2.6，若是，则进入步骤3.2.8；
3.2.6、处理器判断接收到的参数是否为十字丝的坐标或增减量，若否，则返回步骤3.2.1；若是则进入步骤3.2.9；
3.2.7、将自检结果译码后，通过LED状态灯显示；
3.2.8、将视场或焦距值转换后显示在数字显示数码管上；
3.2.9、将十字丝坐标或者增减量显示在数字显示数码管上。

Claims (8)

1.一种连续变焦摄像机控制系统，其特征在于，包括：
遥控器，用于向数据处理器发送按键编码信号；遥控器包括具有按键的面板、编码电路和信号发射单元；
数据处理器，用于接收遥控器发送的经过调制的按键编码信号，并对信号进行解调、译码后，转换为变焦摄像机对应的控制指令后发送给变焦摄像机；还用于接收变焦摄像机反馈的信号，包括自检状态、视场/焦距值、十字丝坐标/增减量；
参数配置软件，装载在计算机上，被计算机运行时用于配置通信协议参数。
2.根据权利要求1所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：所述按键的定义如下：
Figure FDA0002171496110000011
Figure FDA0002171496110000021
3.根据权利要求1或2所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：
数据处理器包括信号接收单元、处理器、数码管驱动器、数字显示数码管、LED状态指示灯、参数存储芯片、程序存储芯片、晶振、通信接口芯片、通信连接器和电源连接器器；
信号接收单元用于接收所述按键编码信号，并对信号进行解调，转换为处理器可接收的信号后送给处理器；
处理器一方面用于接收处理遥控器发送的按键编码信号，并根据参数存储芯片中存储的变焦摄像机的通信协议，将按键编码信号转换为变焦摄像机对应的控制指令后输出给变焦摄像机；处理器另一方面用于接收变焦摄像机反馈的信号并控制相应的显示器件进行显示；
数码管驱动器和数字显示数码管共同实现变焦摄像机的视场/焦距值和十字丝坐标的显示；
LED状态指示灯用于对变焦摄像机返回的自检状态进行显示；
参数存储芯片用于存储通信协议的参数、按键值译码表、视场/焦距值转换参数；
程序存储芯片用于存储处理器要执行的程序；
晶振用于向处理器提供工作的时钟基准信号；
通信接口芯片用于将处理器输入/输出的CMOS电平信号转换为与变焦摄像机通信接口兼容的信号；
通信连接器用于实现和变焦摄像机的互连。
4.根据权利要求3所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于，程序存储芯片中存储的程序上电加载到处理器中运行时，实现以下步骤：
1)发送指令：
1.1)、处理器等待接收遥控器发出的指令；
1.2)、处理器判断是否有遥控器的指令输入，若否，则返回步骤1.1)；若是，则进入步骤1.3)；
1.3)、处理器判断接收到的指令是否有效，若否，则返回步骤1.1)；若是，则进入步骤1.4)；
1.4)、处理器将收到的指令按通信协议转换格式后发送给变焦摄像机；
2)接收反馈：
2.1)、处理器等待接收变焦摄像机返回的参数；
2.2)、处理器判断是否有变焦摄像机的参数输入，若否，则返回步骤2.1)；若是，则进入步骤2.3)；
2.3)、处理器判断接收的参数是否有效，若否，则返回步骤2.1)；若是则进入步骤2.4)；
2.4)、处理器判断接收到的参数是否是自检结果，若否，进入步骤2.5)；若是，则进入步骤2.7)；
2.5)、处理器判断接收到的参数是否为视场/焦距值，若否，则进入步骤2.6)，若是，则进入步骤2.8)；
2.6)、处理器判断接收到的参数是否为十字丝的坐标或增减量，若否，则返回步骤2.1)；若是则进入步骤2.9)；
2.7)、将自检结果译码后，通过LED状态灯显示；
2.8)、将视场/焦距值转换后显示在数字显示数码管上；
2.9)、将十字丝坐标或者增减量显示在数字显示数码管上。
5.根据权利要求4所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：
信号发射单元采用红外发射管，信号接收单元采用红外接收管。
6.根据权利要求5所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：
编码电路采用“NEC CODE”编码方式。
7.根据权利要求6所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：
处理器采用MCU或FPGA实现。
8.根据权利要求7所述的连续变焦摄像机控制系统，其特征在于：
参数存储芯片采用EEPROM。
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