CN111064933B - 一种红外全景监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外全景监控系统，包括：红外机芯，用于响应外同步信号并输出图像信息；用于带动红外机芯周向转动的旋转控制装置；快反镜稳像装置，用于输出外同步信号以控制红外机芯输出图像信息，以便维持红外机芯的视场稳定；信号处理装置，信号处理装置与红外机芯连接，以便接收图像信息并进行图像处理；上位机显示控制装置，上位机显示控制装置与信号处理装置信号连接，以便显示图像处理后的图像信息、依据图像处理后的图像信息获取并显示检测目标；上位机显示控制装置与旋转控制装置、快反镜稳像装置信号连接。由于旋转控制装置可带动红外机芯在周向方向上360°转动，因此可仅含有一个红外机芯，大幅降低了生产成本和光路调试时间。

Description

一种红外全景监控系统

技术领域

本发明涉及红外全景技术领域，更具体地说，涉及一种红外全景监控系统。

背景技术

现有技术的红外全景系统分为两类：一类通过多个红外机芯拼接完成全景图像，由于红外机芯价格昂贵，此类系统的制造和维护成本极高；另一类采用单个红外机芯及多个光学透镜实现大角度成像，成像角度并非360°、存在视野盲区，且多个光学透镜的设置使得光学调试复杂，难以批量生产。

综上所述，如何降低红外全景系统的生产成本与调试时间，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种红外全景监控系统，可通过旋转控制装置实现红外机芯在轴向方向的360°取像，因此可仅使用一个红外机芯，成本较低、光路简单、便于调试，同时快反镜稳像装置保证了获取的红外全景图像的精度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种红外全景监控系统，包括：

红外机芯，用于响应外同步信号并输出图像信息；

用于带动所述红外机芯周向转动的旋转控制装置；

快反镜稳像装置，用于输出所述外同步信号以控制所述红外机芯输出所述图像信息，以便维持所述红外机芯的视场稳定；

信号处理装置，所述信号处理装置与所述红外机芯连接，以便接收所述图像信息并进行图像处理；

上位机显示控制装置，所述上位机显示控制装置与所述信号处理装置信号连接，以便显示所述图像处理后的所述图像信息、依据所述图像处理后的所述图像信息获取并显示检测目标；

所述上位机显示控制装置与所述旋转控制装置、所述快反镜稳像装置信号连接。

优选的，旋转控制装置为拍摄转台，所述拍摄转台包括底座、用于安装所述红外机芯和所述快反镜稳像装置的光学负载舱、安装所述光学负载舱的安装支架、方位轴系和俯仰轴系，所述方位轴系连接所述安装支架与所述底座，以便带动所述安装支架在水平面内相对所述底座匀速转动；

所述俯仰轴系连接所述光学负载舱与所述安装支架，以便调节所述光学负载舱相对所述安装支架的俯仰角度。

优选的，所述方位轴系包括带动所述安装支架相对所述底座转动的方位主轴、驱动所述方位主轴的力矩电机、用于反馈所述方位主轴的转动角度信息的方位编码器以及与所述上位机显示控制装置连接的方位控制板，所述方位编码器、所述力矩电机均与所述方位控制板连接，以便所述方位控制板根据所述上位机显示控制装置的指令以及所述转动角度信息控制所述力矩电机的转动。

优选的，所述力矩电机安装于方位电机固定座内，所述方位电机固定座与所述底座连接；

所述方位主轴通过方位轴承安装于所述方位电机固定座内，所述方位主轴与所述安装支架连接，以便所述力矩电机直接驱动所述方位主轴。

优选的，所述方位控制板接收所述快反镜稳像装置输出的图像帧频信号，并根据所述图像帧频信号与所述转动角度信息输出全景图像的图像裁剪信息。

优选的，所述方位控制板与所述快反镜稳像装置信号连接，以便所述方位控制板接收所述快反镜稳像装置发出的同步信号、并根据所述同步信号调节下一圈转动的位置阶跃的大小。

优选的，所述方位主轴靠近所述安装支架的端面设有方位主轴法兰，所述方位主轴法兰上设有若干个用于与所述安装支架连接的螺纹孔，且所述螺纹孔在所述方位主轴法兰的周向方向上均匀分布。

优选的，所述底座上设有安装所述方位编码器的底座腔体，所述方位编码器套接于所述方位主轴外。

优选的，所述俯仰轴系包括第一俯仰轴、第二俯仰轴、与所述第一俯仰轴连接的蜗轮蜗杆装置、驱动所述蜗轮蜗杆装置的俯仰电机、用于反馈俯仰角度信息的俯仰编码器以及与所述上位机显示控制装置连接的俯仰控制板，所述俯仰编码器、所述俯仰电机均与所述俯仰控制板连接，以便所述俯仰控制板根据所述上位机显示控制装置的指令以及俯仰角度信息控制所述俯仰电机的转动；

所述第一俯仰轴、所述第二俯仰轴均垂直安装于所述安装支架与所述光学负载舱之间，且二者分别与所述光学负载舱相对的两侧面固定连接、与所述安装支架可转动连接。

优选的，所述第一俯仰轴的轴线与第二俯仰轴的轴线共线，且所述第一俯仰轴与所述光学负载舱的交点位于所述光学负载舱的1/2高度处。

优选的，所述蜗轮蜗杆装置包括与所述第一俯仰轴同轴设置的蜗轮和与所述俯仰电机的输出轴同轴设置的蜗杆，所述蜗杆的轴线垂直于所述安装支架的底面。

优选的，所述俯仰编码器套接于所述第一俯仰轴上；或所述俯仰编码器设置于所述蜗轮上。

优选的，所述俯仰轴系还包括与所述俯仰控制板连接的刹车器，所述刹车器套接于所述第二俯仰轴上。

优选的，所述快反镜稳像装置包括激光器、反射镜、音圈电机、位置采集器、摆镜控制板和电位器，所述音圈电机与所述摆镜控制板、所述反射镜均连接，以便接收所述摆镜控制板发出的位置信息并带动所述反射镜至控制位置；

所述摆镜控制板与所述位置采集器连接，以便所述摆镜控制板接收预设时间段内所述位置传感器采集多个的所述反射镜的位置信号，以获取预设时间段内的线性度；

并在所述线性度不符合精度要求时，所述摆镜控制板发送调节信号至所述电位器以提高供电电压，并重新接受多次位置信号以再次计算线性度以进行判断。

优选的，所述上位显示控制装置包括运算器、显示器和接收器，所述运算器与所述信号处理装置信号连接，以便接收所述数据处理后的图像信息并获取检测目标；

所述显示器与所述运算器连接，以便显示所述数据处理后的图像信息和所述检测目标；

所述接收器用于接收使用者对方位角度、旋转角度等参数的调节指令，所述接收器与所述拍摄转台、所述红外机芯、所述快反镜稳像装置均信号连接，以便输出所述调节指令。

本发明提供的红外全景监控系统工作时，上位机显示控制装置输出控制指令至旋转控制装置，以设置方位角度等参数，旋转控制装置接收控制指令控制红外机芯转动取像。在转动过程中，快反镜稳像装置，用于保持红外机芯的瞬时视场静止。

由于旋转控制装置可带动红外机芯在周向方向上360°转动，因此本发明提供的红外全景监控系统可以仅包含一个红外机芯，相比于现有的多红外探测器系统大幅降低了生产成本。

同时，相比于多透镜系统，由于旋转控制装置可带动红外机芯在周向方向上360°转动，无需设置多个用于改变光线光路的透镜，本发明提供的红外全景监控系统在目标与红外机芯之间的光学元件数量减少，光路简单，大幅降低了光路调试的难度及所需时间，方便进行批量生产。

考虑到设置旋转控制装置，为了在稳定旋转过程中红外机芯的视场，通过快反镜稳像装置保障全景图像的精度，以避免图像模糊的问题。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的红外全景监控系统的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中的拍摄转台在主视方向上的剖视示意图；

图3为图2中的拍摄转台在A区域内的局部放大图；

图4为图1中的拍摄转台在B-B方向上的剖视示意图；

图5为本发明所提供的快反镜稳像装置驱动的流程示意图。

图1-图5中：

1为光学负载舱、2为俯仰轴系、21为第一俯仰轴、22为第二俯仰轴、23为蜗轮、24为蜗杆、25为俯仰电机、26为俯仰编码器、27为刹车器、3为安装支架、4为方位轴系、41为方位主轴、42为力矩电机、43为方位电机固定座、44为方位轴承、45为方位编码器、5为底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

本发明的核心是提供一种红外全景监控系统，可通过旋转控制装置实现红外机芯在轴向方向的360°取像，因此可仅使用一个红外机芯，成本较低、光路简单、便于调试，同时快反镜稳像装置保证了获取的红外全景图像的精度。

请参考图1-图5，图1为本发明所提供的红外全景监控系统的具体实施例的结构示意图；图2为图1中的拍摄转台在主视方向上的剖视示意图；图3为图2中的拍摄转台在A区域内的局部放大图；图4为图1中的拍摄转台在B-B方向上的剖视示意图；图5为本发明所提供的快反镜稳像装置驱动的流程示意图。

本发明提供的红外全景监控系统，包括：红外机芯，用于响应外同步信号并输出图像信息；用于带动红外机芯周向转动的旋转控制装置；快反镜稳像装置，用于输出外同步信号以控制红外机芯输出图像信息，以便维持红外机芯的视场稳定；信号处理装置，信号处理装置与红外机芯连接，以便接收图像信息并进行图像处理；上位机显示控制装置，上位机显示控制装置与信号处理装置信号连接，以便显示图像处理后的图像信息、依据图像处理后的图像信息获取并显示检测目标；上位机显示控制装置与旋转控制装置、快反镜稳像装置信号连接。

红外机芯是一种长波非制冷焦平面的红外热像组件，具备外部电源接口、BNC标准视频输出接口、LVDS16位数字输出接口、RS232控制接口等接口，丰富的接口使得红外机芯非常适合OEM组装和集成，因此广泛应用于各种夜视、监控和安防等红外热像领域。红外机芯的具体结构及型号请参考现有技术，在此不再赘述。

旋转控制装置用于带动红外机芯周向转动，以便实现红外机芯在周向方向上360°范围内的转动取像，以便通过获取不同角度上的单帧图像合成红外全景图像。

旋转控制装置的旋转轴可以设置为一个，也可以设置为两个。优选的，可以将旋转控制装置的旋转轴设置为两个且两个旋转轴的方向相互垂直，使得红外机芯可在水平面内转动的同时调节与水平面之间的俯仰角度，满足了监控安防领域的调节需要。

快反镜稳像装置通过反射镜的摆动对旋转控制装置带来的光轴偏移量进行弥补，以维持红外机芯的视场稳定，从而消除光轴抖动造成的图像模糊，保证了单帧图像的成像质量。

优选的，可以将快反镜稳像装置与红外机芯一同连接于旋转控制装置上，以节省安装空间、优化红外全景监控系统的空间布局。

信号处理装置与红外机芯信号连接，信号处理装置用于将接收到的单帧图像信息处理为全景图像信息。

此处需要进行说明的是，信号连接，可以是二者之间存在物理连接结构，可以是二者为电连接，也可以是两者通过WiFi等无线连接方式等实现信息传递。

在某一具体实施例中，信号处理装置可以为ZYNQ芯片，红外机芯的图像信号通过导电滑环传递给ZYNQ芯片，ZYNQ芯片对接收到的LVDS信号中的RGB信号进行精密的图像处理，由于ZYNQ芯片结合了PS和PL的能力，既能够支持高速并行计算，也能够支持基于软件的算法；同时ZNYQ芯片可与旋转控制装置传递伺服控制信息，以调节旋转控制装置的工作。

上位机显示控制装置与信号处理装置信号连接，以接收并显示处理后的图像信息，依据处理后的图像信息获取检测目标并显示检测目标。优选的，上位机显示控制装置可以包括示警组件，在获取检测目标后，示警组件用于对使用者进行示警提示。

优选的，示警组件可以是LED等，在上位机显示控制装置获取检测目标后，LED通过不间断闪烁提示使用者。LED的闪烁时间通过计时器控制，LED闪烁的时间间隔根据实际生产的需要进行确定。

优选的，可以将LED的颜色设置为红色，以使其更加醒目、方便使用者注意示警信息。

当然，示警组件也可以包括蜂鸣器，在上位机显示控制装置获取检测目标后，蜂鸣器蜂鸣示警。

红外全景监控系统工作时，上位机显示控制装置输出控制指令至旋转控制装置，以设置方位角度等参数，旋转控制装置接收控制指令控制红外机芯转动取像。在转动过程中，快反镜稳像装置，用于保持红外机芯的瞬时视场静止。

在本实施例中，由于旋转控制装置可带动红外机芯在周向方向上360°转动，因此红外全景监控系统可以仅包含一个红外机芯，相比于现有的多红外探测器系统大幅降低了生产成本。

同时，由于旋转控制装置可带动红外机芯在周向方向上360°转动，本实施例提供的红外全景监控系统无需设置多个用于改变光线光路的透镜，相比于多透镜系统光学元件数量减少、光路简单，大幅降低了光路调试的难度及所需时间，方便进行批量生产。

考虑到设置旋转控制装置，为了在稳定旋转过程中红外机芯的视场，通过快反镜稳像装置保障全景图像的精度，以避免图像模糊的问题。

在上述实施例的基础上，对带动红外机芯周向转动的旋转控制装置的结构进行限定，旋转控制装置可以为拍摄转台，拍摄转台包括底座5、用于安装红外机芯和快反镜稳像装置的光学负载舱1、安装光学负载舱1的安装支架3、方位轴系4和俯仰轴系2，方位轴系4连接安装支架3与底座5，以便带动安装支架3在水平面内相对底座5匀速转动；俯仰轴系2连接光学负载舱1与安装支架3，以便调节光学负载舱1相对安装支架3的俯仰角度。

光学负载舱1用于安装红外机芯和快反镜稳像装置，优选的，请参考图1，光学负载舱1可以包括底板和连接于底板边缘的矩形框架，底板与矩形框架垂直连接，因此矩形框架与底板围成了光学负载舱1的舱室，红外机芯和快反镜稳像装置安装于舱室内。

俯仰轴系2的一端与光学负载舱1连接，另一端与安装支架3连接，用于带动光学负载舱1相对安装支架3所在的竖直面进行转动，以改变光学负载舱1的俯仰角度。

安装支架3通过方位轴系4与底座5连接，由于光学负载舱1安装于安装支架3内，因此当安装支架3在水平面内相对底座5转动时，安装支架3可带动光学负载舱1同时转动。

安装支架3可以为矩形框架，当然也可以设置为其他满足要求的几何形状。

优选的，为了降低拍摄转台的整体质量、方便红外机芯安装于光学负载舱1内，可以将安装支架3设置为U型支架，且U型支架关于方位轴系的延伸方向对称。

U型支架的尺寸根据光学负载舱1的尺寸进行确定，以便为光学负载舱1的安装留有足够的空间，而光学负载舱1的尺寸，根据其搭载的红外机芯的尺寸确定。

安装支架3的底面距光学负载舱1的底面的高度，根据光学负载舱1的宽度以及光学负载舱1的俯仰角度范围等因素进行确定，以免在俯仰角度调节过程中发生卡滞问题导致光学负载舱1与安装支架3相互磨损。

在本实施例中，由于方位轴系4可使安装支架3在水平面内相对底座5匀速运动，因此红外机芯在周向方向360°的旋转范围内旋转速度保持不变，对各方位的取像速度相同，有效地提高了合成后全景图像的精度。

在上述实施例的基础上，为了实现安装支架3在水平面内相对底座5匀速转动，方位轴系4可以包括带动安装支架3相对底座5转动的方位主轴41、驱动方位主轴41的力矩电机42、用于反馈方位主轴41转动角度信息的方位编码器45以及与上位机显示控制装置连接的方位控制板，方位编码器45、力矩电机42均与方位控制板连接，以便方位控制板根据上位机显示控制装置的指令以及转动角度信息控制力矩电机42的转动。

在工作时，上位机显示控制装置向方位控制板传递方位角度指令信息，方位控制板根据上述方位角度指令调节力矩电机42的输出转矩以使方位主轴41的转速符合方位角度指令的要求，力矩电机42驱动方位主轴41转动，从而带动安装支架3相对底座5转动。

同时，方位编码器45采集方位主轴41的转动角度信息，并将其反馈至方位控制板；方位控制板对比预设旋转角度与实际旋转角度，对力矩电机42的输出转矩进行调整。

通过采用方位阶跃跟踪的控制模式，方位轴系4的转动精度最高可至±0.012°，由于方位精度高，有效地提高了全景图像的成像质量。

在本实施例中，采用力矩电机42作为方位电机驱动方位轴系4，由于力矩电机42的输出转矩恒定，因此方位主轴41受到的驱动力矩保持恒定，实现了方位主轴41的匀速转动。

在实际使用过程中，受到风力等外界因素的影响，红外机芯接收快反镜稳像装置的外同步信号输出图像信息时所处的实际方位与外同步信号的设定方位之间存在一定的差距，导致拼接出的全景图像会出现晃动。

优选的，方位控制板可以接收快反镜稳像装置输出的图像帧频信号，并根据图像帧频信号与转动角度信息输出的全景图像的图像裁剪信息。

需要进行说明的是，全景图像的图像裁剪信息具体可以是两相邻单帧图像拼接时需要裁剪的像素值，当然可以设置为其他数值。

由于方位控制板可以接收快反镜稳像装置输出的图像帧频信息，方位控制板可以获取外红机芯输出图像信息时的设定方位，又因为方位编码器45与方位控制板连接，方位控制板可以获取红外机芯输出图像信息时的实际方位，因此方位控制板可以计算设定方位和实际方位的差值并将其转换为像素值等图像裁剪信息，在拼接时对单帧图像裁剪避免全景图像出现晃动。

例如，拍摄转台2s内转动360°，全景图像由60张图片拼接而成，则快反镜稳像装置会在2s时间内均匀输出60个外同步信号控制红外机芯进行拍摄，即拍摄转台每转动6°红外机芯进行一次拍摄，受到拍摄转台转速波动以及风力等外界因素的影响，可能存在红外机芯拍摄时拍摄转台未至或者超过设定方位的情况，为了避免图像晃动，方位控制板计算实际方位与设定方位的差值并将其转化为像素值等图像裁剪信息，以在拼接时对单帧图像进行裁剪。

力矩电机42的种类及规格请参考现有技术，在此不做赘述。优选的，可以选择直流无刷力矩电机作为方位主轴41的驱动电机，由于无电刷结构，所需的安装空间较小且不存在电刷磨损问题、使用寿命更长。

方位编码器45的种类及规格请参考现有技术，在此不再赘述，在本发明的某一具体实施例中，方位编码器45采用了20位绝对式编码器，分辨率高、精度高，有利于实现方位调节的方位同步。

优选的，方位控制板可以与快反镜稳像装置信号连接，以便方位控制板接收快反镜稳像装置发出的同步信号、并根据同步信号调节下一圈转动的位置阶跃的大小，因此实现了旋转控制装置与快反镜稳像装置的0方位同步，避免了现有技术中的图像的零点漂移问题。

需要进行说明的是，0方位指方位上的0点，其代表的具体方位可以根据实际生产中的需要确定。

在上述实施例的基础上，力矩电机42安装于方位电机固定座43内，方位电机固定座43与底座5连接；方位主轴41通过方位轴承44安装于方位电机固定座43内，方位主轴41与安装支架3连接，以便力矩电机42通过方位轴承44直接驱动方位主轴41。

在本实施例中，通过力矩电机42直接驱动方位主轴41，减少了力矩电机42的负载，力矩电机42驱动功率低、功耗小，延长了长期连续旋转工况下力矩电机42的使用寿命及可靠性，减少了维修次数；减小了力矩电机42的电流，降低了对图像信号的影响。

同时，此种连接方式提高了空间利用率，使得方位轴系4安装紧凑，减少了方位轴系4的质量与所需的安装空间。

优选的，可以将方位编码器45安装于底座5的内腔中，方位编码器45与方位主轴41套接，以合理利用安装空间、提高方位轴系4内的空间利用率。

优选的，可以在方位主轴41靠近安装支架3的端面设有方位主轴法兰，方位主轴法兰上设有若干个用于与安装支架3连接的螺纹孔，且螺纹孔在方位主轴法兰的周向方向上均匀分布。

方位主轴法兰上螺纹孔的尺寸及螺纹孔的具体数量，根据实际生产中的需要等进行确定。

当然，也可以将螺栓连接替换为销连接等连接方式。

优选的，为了消除方位电机固定座43与方位主轴41间的径向偏摆及轴向跳动，可以将方位轴承44设置为一对角接触球轴承。

角接触球轴承的具体规格，根据实际生产中的需要等进行确定。

在上述实施例的基础上，为了调节光学负载舱1相对安装支架3的俯仰角度，对俯仰轴系2的结构进行限定，俯仰轴系2可以包括第一俯仰轴21、第二俯仰轴22、与第一俯仰轴21连接的蜗轮蜗杆装置、驱动蜗轮蜗杆装置的俯仰电机25、用于反馈俯仰角度信息的俯仰编码器26以及与上位机显示控制装置连接的俯仰控制板，俯仰编码器26、俯仰电机25均与俯仰控制板连接，以便俯仰控制板根据上位机显示控制装置的指令以及俯仰角度信息控制俯仰电机25的转动；第一俯仰轴21、第二俯仰轴22均垂直安装于安装支架3与光学负载舱1之间，且二者分别与光学负载舱1相对的两侧面固定连接、与安装支架3可转动连接。

第一俯仰轴21的轴线和第二俯仰轴22的轴线可以共线，可以不共线，优选的，可以设置第一俯仰轴21的轴线与第二俯仰轴22的轴线共线，以便俯仰轴系2的拆卸和制造。

第一俯仰轴21的直径和长度、第二俯仰轴22的直径与长度可以相同，也可以不同，优选的，为了方便制造和装配、提高零件间的互换性，将第一俯仰轴21与第二俯仰轴22设置为相同直径和相同长度的转轴。

优选的，可以设置第一俯仰轴21的轴线与第二俯仰轴22的轴线共线，且第一俯仰轴21与光学负载舱1的交点位于光学负载舱1的1/2高度处，因此第一俯仰轴21提供的转矩作用于光学负载舱1的几何转轴上。

优选的，请参考图3，蜗轮蜗杆装置可以包括与第一俯仰轴21同轴设置的蜗轮23以及与俯仰电机25的输出轴同轴设置的蜗杆24，蜗杆24的轴线垂直于安装支架3的底面。

由于蜗杆24及俯仰电机25的输出轴与安装支架3的底面垂直，因此可以将蜗杆24以及俯仰电机25设置于安装支架3的侧壁内，节省了安装空间，使得拍摄转台的空间布局更加紧凑合理。

需要进行说明的是，同轴设置可以是二者连接于同一转轴上，也可以是二者的轴线共线并通过联轴器连接。请参考图3和图4，蜗轮23安装于第一俯仰轴21上，蜗杆24通过联轴器与俯仰电机25的输出轴连接。

优选的，考虑到第一俯仰轴21与蜗轮23同轴设置、二者转速相同，俯仰编码器26可以套接于第一俯仰轴21上；或俯仰编码器26可以设置于蜗轮23上。

在工作时，上位机显示控制装置向俯仰控制板传递俯仰角度指令信息，俯仰控制板根据上述俯仰角度指令控制俯仰电机25驱动蜗轮蜗杆装置转动，进而带动与第一俯仰轴21、第二俯仰轴22转动，由于第一俯仰轴21、第二俯仰轴22均与光学负载舱1固定连接、与安装支架3可转动连接，因此光学负载舱1相对安装支架3转动。

同时，俯仰编码器26检测俯仰角度信息，并将其传递至俯仰电机25；俯仰控制板对比预设俯仰角度与实际俯仰角度，调节俯仰电机25的旋转角度，直至二者相等后控制俯仰电机25停止转动。

优选的，可以将俯仰电机25设置为步进电机，步进电机的转速较慢，可以精确控制旋转角度，有利于提高俯仰角度调节的精度。在某一具体实施例中，步进电机的俯仰角度调节范围为±40°，俯仰角度调节精度为0.05°，需要进行说明的是，上述数值仅作为参考，俯仰角度调节范围和俯仰角度调节精度可以根据实际生产中的需要设置为其他数值。

在本实施例中，由于蜗轮蜗杆装置具有反向自锁功能，因此避免了俯仰电机25停止转动、俯仰角度固定后，第一俯仰轴21和第二俯仰轴22在外力的作用下反向转动，使得实际俯仰角度偏离预设俯仰角度，提高了全景拍摄的精度。

优选的，请参考图3，可以将俯仰编码器26套接于第一俯仰轴21外。

在上述实施例的基础上，为了进一步俯仰角度的锁定效果，锁紧件可以包括与俯仰控制板连接的刹车器27，刹车器27套接于第二俯仰轴22上。

需要调节俯仰角度时，俯仰控制板控制刹车器27松开第二俯仰轴22，由于第二俯仰轴可相对安装支架3转动，因此与其连接的第一俯仰轴21可被俯仰电机25驱动相对安装支架3转动。

光学负载舱1达到所需的俯仰角度后，俯仰控制板控制刹车器27抱紧第二俯仰轴22，因此第二俯仰轴无法再相对安装支架3转动，使得与其连接的第一俯仰轴21无法被俯仰电机25继续驱动相对安装支架3转动。

在本实施例中，套接于第二俯仰轴22上的刹车器27能够消除蜗轮蜗杆装置回差引起的俯仰轴松动，保持拍摄过程中俯仰角度不变。

同时，此种锁紧方式可靠稳定，无需俯仰电机25长时间通电保持锁紧状态，设备功耗低。

在上述实施例的基础上，对快反镜稳像模装置的结构进行限定，快反镜稳像装置可以包括激光器、反射镜、音圈电机、位置采集器、摆镜控制板和电位器，音圈电机与摆镜控制板、反射镜均连接，以便接收摆镜控制板发出的位置信息并带动反射镜至控制位置；摆镜控制板与位置采集器连接，以便摆镜控制板接收预设时间段内位置传感器采集多个反射镜的位置信号，以获取预设时间段内的线性度；并在线性度不符合精度要求时，摆镜控制板发送调节信号至电位器以提高供电电压，并重新接受多次位置信号以再次计算线性度以进行判断。

位置采集器的工作原理及类型请参考现有技术，在此不再赘述，优选的，可以选择PSD位移传感器作为位置采集器。

在红外机芯的旋转工作过程中，激光器发射的激光通过反射镜后照射到位置采集器上，位置采集器采集到的光斑位置可用于判断反射镜的偏转角度，位置采集器将反射镜的位置信号反馈给摆镜控制板，摆镜控制板依据检测到的反射镜的偏转角度向音圈电机输出控制信号，并通过音圈电机控制反射镜以与旋转控制装置方向相反、大小相等的速度进行摆动，同时输出外同步信号控制红外机芯输出图像信息，以弥补旋转控制装置的转动带动的光轴偏移量，维持红外机芯拍摄时的瞬时视场静止。

因此，单帧图像的成像效果，与快反镜稳像装置与旋转控制装置的速度匹配度有关，匹配度越高，红外机芯单帧图像的成像效果越好，图像越清晰。

摆镜控制板可以包括处理器、数据转换器和功率放大器，其中，数据转换器具体为模数转换器或数模转换器，处理器具体为数字处理器。

在上述过程中，位置采集器采集到的反射镜的位置信号为模拟信号，发送至模数转换器后转换为数字信号并发送至数字处理器；数字处理器发出的预设位置信号为数字信号，经模数转换器后转换为模拟信号并发送至功率放大器，功率放大器产生大功率输出以驱动音圈电机工作，从而使反射镜的镜面按照一定的频率摆动。

上述快反镜稳像装置的驱动方法，可以包括：

步骤S11，接收预设时间段内位置采集器发送的多个反射镜的位置信号。

需要对步骤S11进行说明的是，位置采集器采集反射镜的位置信号并进行发送。进一步地，可接收预设时间段内位置采集器发送的多个位置信号。预设时间段可选择驱动系统处于稳定状态时的时间段。当反射镜按照既定需求，以固定频率摆动时，则可认为驱动系统处于稳定状态。具体地，可在预设时间段内等时间间隔接收多个位置信号，例如在一分钟内共接收100个位置信号。

步骤S12，根据多个位置信号，计算预设时间段内反射镜的线性度。

步骤S13，判断线性度是否符合精度要求，若否则进入步骤S14。

步骤S14，发送调节信号至电位器以提高供电电压，并重新接受多次位置信号以再次计算线性度并进行判断。

需要对步骤S12进行说明的是，可将接收到的预设时间段内的位置信号转换为电压信号，根据位置信号转换成相应的电压信号，计算多个电压信号对应的电压值的线性度。

优选的，将获取的多个电压值构成数组a[x]，其中x表示取得的电压值的数量；通过线性度公式计算多个电压值的线性度，线性度公式如下：

线性度＝MAX|a[x]-b[x]|/(a[max]-a[min])*100％；b[x]＝K*x；

其中，b[x]表示理想值，K表示数组中最大值a[max]减去最小值a[min]的差值除以数组个数得到的值；MAX|a[x]-b[x]|表示a[x]与b[x]差值的绝对值的最大值。

需要对步骤S13进行说明的是，将计算得到的线性度与反射镜的精度要求进行对比，判断线性度是否符合快反镜的精度要求；若符合，则表示当前提供的供电电压满足快反镜稳像装置的使用需求；若不符合，则表示当前提供的供电电压不满足快反镜稳像装置的精度要求，需要提高供电电压。

需要对步骤S14进行说明的是，在线性度不符合精度要求时，发送调节信号至电位器，以提高供电电压。由于电路中电阻的大小可影响电路的输出电压，因此可使电位器根据调节信号的要求相应的调整阻值，从而完成供电电压的提升过程。

当然，本领域技术人员可根据驱动系统的实际电路结构，确定电位器的调节方式，在此不作限定。需要说明的是，电位器根据接收到的调节信号调节阻值的详细方法可参见现有技术，本发明实施例不再赘述。

优选的，调节信号可以包含有将电位器的最小变化阻值作为调节量对电位器的阻值进行调节的信息。因此，电位器可根据接收到的调节信号中包含的信息，以电位器的最小变化电阻作为调节量，对自身的阻值进行调节，从而保证了供电电压可缓慢增长，能够更大程度地节约资源，避免功率耗散。

当然，本领域技术人员也可根据实际情况设定电位器的调节量，在此不作限定。

通过上述快反镜稳像装置的驱动方法，可以保证针对不同的反射镜的差异，提供相应的供电电压。由此可见，本发明针对于不同的反射镜，根据其位置信号提供与其相适应的供电电压，避免了不必要的功率耗散，并且自适应能力强，能够更好地满足用户的需求。

优选的，上述快反镜稳像装置的驱动方法，还包括：

步骤S15，记录在符合精度要求时供电电压的最小电压值。

步骤S16，将最小电压值设置为每次启动时的默认电压值。

在本实施例中，通过记录第一次满足精度要求时的供电电压作为供电电压的最小电压值，并可将该最小电压值设置为每次启动时的默认电压值，可以在下次使用快反镜稳像装置时简化驱动步骤，通过较少次的调节即可满足精度要求，提高了操作的便利性，更好地满足用户的需求。

在上述实施例的基础上，可以对上位机显示控制装置的结构进行限定，上位机显示控制装置可以包括运算器、显示器和接收器，运算器与信号处理装置信号连接，以便接收数据处理后的图像信息并获取检测目标；显示器与运算器连接，以便显示数据处理后的图像信息和检测目标；接收器用于接收使用者对方位角度、旋转角度等参数的调节指令，接收器与拍摄转台、红外机芯、快反镜稳像装置均信号连接，以便输出调节指令。

在显示器显示图像信息前，需要设置显示器的播放参数与数据来源，其中播放参数包括图像的拼接张数和左右裁剪参数等，具体的播放参数设置可以是人工选择系统预设参数，也可以是通过接收器接收播放参数。

当数据来源为网络传输时，可以通过接收器接收输入设备的IP地址，以便显示器获取待显示的图像数据。当然，也可以通过其他方式进行图像数据的网络传输，具体请参考现有技术，在此不再赘述。

当数据来源为本地读图且数据类型为单帧图像数据时，可以读取单帧图像数据并依据播放参数将其合成为全景图像数据，在显示器上显示合成后的全景图像数据。

优选的，显示器可以为显示屏，显示屏包括全景图像显示区与至少一个部分全景图像显示区。在某一具体实施例中，部分全景图像显示区的数量为四个。

优选的，部分全景图像显示区的显示区域可以由使用者进行划定。划定显示区域的方式，具体可以是在全景图像显示区内进行框选，也可以是接收器接收检部分全景图像显示区的边界点的坐标，当然还通过其他方式划定，请参考现有技术，在此不再赘述。

优选的，部分全景图像显示区的大小以及位置，可以根据使用者的需求进行调节。

通过目标检测算法，运算器可对接收的数据处理后的图像信息进行分析并获取区域内的检测目标。检测区域根据使用者的需求进行划定，划定检测区域的方式，请参考部分全景图像显示区的显示区域的划定方法以及现有技术，在此不再赘述。

优选的，显示器除显示矩形全景图片外，还可以将其投射至360°圆形界面上，以恢复实地场景图片，实现雷达图显示功能。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一俯仰轴21和第二俯仰轴22中的第一和第二仅用于区分位置的不同，而不含对顺序的限定。

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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的红外全景监控系统进行了详细介绍。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方法及其核心思想。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 (13)

1.一种红外全景监控系统，其特征在于，包括：

红外机芯，用于响应外同步信号并输出图像信息；

用于带动所述红外机芯周向转动的旋转控制装置；

快反镜稳像装置，用于输出所述外同步信号以控制所述红外机芯输出所述图像信息，并控制反射镜以与所述旋转控制装置方向相反、大小相等的速度摆动以便维持所述红外机芯的视场稳定；

信号处理装置，所述信号处理装置与所述红外机芯连接，以便接收所述图像信息并进行图像处理；

上位机显示控制装置，所述上位机显示控制装置与所述信号处理装置信号连接，以便显示所述图像处理后的所述图像信息、依据所述图像处理后的所述图像信息获取并显示检测目标；

所述上位机显示控制装置与所述旋转控制装置、所述快反镜稳像装置信号连接；

所述快反镜稳像装置包括激光器、反射镜、音圈电机、位置采集器、摆镜控制板和电位器，所述音圈电机与所述摆镜控制板、所述反射镜均连接，以便接收所述摆镜控制板发出的位置信息并带动所述反射镜至控制位置；

所述摆镜控制板与所述位置采集器连接，以便所述摆镜控制板接收预设时间段内所述位置传感器采集多个所述反射镜的位置信号，以将所述位置信号转换为电压值数组a[x]并利用线性度公式获取预设时间段内的线性度；

线性度＝MAX|a[x]-b[x]|/(a[max]-a[min])*100％，b[x]＝K*x，x表示获取的电压值的数量，b[x]表示理想值，K表示数组中最大值a[max]减去最小值a[min]的差值除以数组个数得到的值，MAX|a[x]-b[x]|表示a[x]与b[x]差值的绝对值的最大值；

当所述线性度不符合精度要求时，所述摆镜控制板发送调节信号至所述电位器以提高供电电压，并重新接受多次位置信号以再次计算线性度以进行判断；

所述上位机显示控制装置包括运算器、显示器和接收器，所述运算器与所述信号处理装置信号连接，以便接收所述图像处理后的图像信息并获取检测目标；

所述显示器与所述运算器连接，以便显示所述图像处理后的图像信息和所述检测目标；

所述接收器用于接收使用者对方位角度、旋转角度等参数的调节指令，所述接收器与所述旋转控制装置、所述红外机芯、所述快反镜稳像装置均信号连接，以便输出所述调节指令。

2.根据权利要求1所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述旋转控制装置为拍摄转台，所述拍摄转台包括底座(5)、用于安装所述红外机芯和所述快反镜稳像装置的光学负载舱(1)、安装所述光学负载舱(1)的安装支架(3)、方位轴系(4)和俯仰轴系(2)，所述方位轴系(4)连接所述安装支架(3)与所述底座(5)，以便带动所述安装支架(3)在水平面内相对所述底座(5)匀速转动；

所述俯仰轴系(2)连接所述光学负载舱(1)与所述安装支架(3)，以便调节所述光学负载舱(1)相对所述安装支架(3)的俯仰角度。

3.根据权利要求2所述红外全景监控系统，其特征在于，所述方位轴系(4)包括带动所述安装支架(3)相对所述底座(5)转动的方位主轴(41)、驱动所述方位主轴(41)的力矩电机(42)、用于反馈所述方位主轴(41)的转动角度信息的方位编码器(45)以及与所述上位机显示控制装置连接的方位控制板，所述方位编码器(45)、所述力矩电机(42)均与所述方位控制板连接，以便所述方位控制板根据所述上位机显示控制装置的指令以及所述转动角度信息控制所述力矩电机(42)的转动。

4.根据权利要求3所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述力矩电机(42)安装于方位电机固定座(43)内，所述方位电机固定座(43)与所述底座(5)连接；

所述方位主轴(41)通过方位轴承(44)安装于所述方位电机固定座(43)内，所述方位主轴(41)与所述安装支架(3)连接，以便所述力矩电机(42)直接驱动所述方位主轴(41)。

5.根据权利要求3所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述方位控制板接收所述快反镜稳像装置输出的图像帧频信号，并根据所述图像帧频信号与所述转动角度信息输出全景图像的图像裁剪信息。

6.根据权利要求3所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述方位控制板与所述快反镜稳像装置信号连接，以便所述方位控制板接收所述快反镜稳像装置发出的同步信号、并根据所述同步信号调节下一圈转动的位置阶跃的大小。

7.根据权利要求3所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述方位主轴(41)靠近所述安装支架(3)的端面设有方位主轴法兰，所述方位主轴法兰上设有若干个用于与所述安装支架(3)连接的螺纹孔，且所述螺纹孔在所述方位主轴法兰的周向方向上均匀分布。

8.根据权利要求3所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述底座(5)上设有安装所述方位编码器(45)的底座腔体，所述方位编码器(45)套接于所述方位主轴(41)外。

9.根据权利要求2所述红外全景监控系统，其特征在于，所述俯仰轴系包括第一俯仰轴(21)、第二俯仰轴(22)、与所述第一俯仰轴(21)连接的蜗轮蜗杆装置、驱动所述蜗轮蜗杆装置的俯仰电机(25)、用于反馈俯仰角度信息的俯仰编码器(26)以及与所述上位机显示控制装置连接的俯仰控制板，所述俯仰编码器(26)、所述俯仰电机(25)均与所述俯仰控制板连接，以便所述俯仰控制板根据所述上位机显示控制装置的指令以及俯仰角度信息控制所述俯仰电机(25)的转动；

所述第一俯仰轴(21)、所述第二俯仰轴(22)均垂直安装于所述安装支架(3)与所述光学负载舱(1)之间，且二者分别与所述光学负载舱(1)相对的两侧面固定连接、与所述安装支架(3)可转动连接。

10.根据权利要求9所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述第一俯仰轴(21)的轴线与所述第二俯仰轴(22)的轴线共线，且所述第一俯仰轴(21)与所述光学负载舱(1)的交点位于所述光学负载舱(1)的1/2高度处。

11.根据权利要求9所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述蜗轮蜗杆装置包括与所述第一俯仰轴(21)同轴设置的蜗轮(23)和与所述俯仰电机(25)的输出轴同轴设置的蜗杆(24)，所述蜗杆(24)的轴线垂直于所述安装支架(3)的底面。

12.根据权利要求10所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述俯仰编码器(26)套接于所述第一俯仰轴(21)上；或所述俯仰编码器(26)设置于所述蜗轮(23)上。

13.根据权利要求10所述的红外全景监控系统，其特征在于，所述俯仰轴系(2)还包括与所述俯仰控制板连接的刹车器(27)，所述刹车器(27)套接于所述第二俯仰轴(22)上。

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