CN114244203A - 一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法 - Google Patents

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张彪
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Abstract

本发明公开了一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，根据mx与s的关系，在目标跟踪时，根据图像变化获取到电机需要转动的最大步数mx，根据0<x<=mx和公式f(x)计算出每个步数相对应的速度，得到一个速度数组array，将mx和数组传入电机驱动，驱动根据x值(已经连续转动的步数)获取对应的速度，驱动程序得到速度后，转化为定时器的定时时间，使用这个定时器控制电机每一步转动的间隔时间，从而实现了电机速度的精确控制，保证了云台转动的平滑。本发明通过对电机速度的精确计算和控制，实现了目标跟踪时云台的平滑转动，保证了视频画面的平稳过度，没有顿挫感。

Description

一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法
技术领域
本发明涉及智能摄像机应用技术领域，具体为一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法。
背景技术
智能摄像头的功能越来越丰富，其中的目标跟踪功能增加了更多的趣味性，因此受到了用户的喜爱，厂商们也是将目标跟踪功能作为了一个主要的推广点。在现有的摄像头中，目标跟踪开始转动时，会给步进电机上电，然后直接全速转动。在跟踪结束停止时，直接给步进电机断电停止。这就导致在跟踪的过程中查看视频，会感受到明显的画面抖动。产生这种问题的原因，是步进电机启动和停止的太快。即电机的加速度和减速度过大，造成了视频画面变化的不均匀，产生了抖动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，解决智能摄像机目标跟踪时，云台转动启停过程中画面抖动的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，包括以下步骤：
步骤1，为方程f(x)选择合适的参数；
步骤2，目标跟踪算法返回电机一次操作要连续转动的步数mx；
步骤3，判断mx是否大于2s，若mx大于2s，使用n(x)计算速度数组array，若mx小于等于2s，使用f(x)计算速度数组array；
步骤4，将mx和速度数组array传入电机驱动；
步骤5，电机驱动得到mx和array后，开始控制电机，已经连续转动的步数x的初始值为0；
步骤6，将x加1；
步骤7，判断x是否大于mx，若已经大于，则驱动停止控制电机，若小于则继续转动；
步骤8，以x为序号，在数组array中找到相对应的速度值array[x]；
步骤9，得到速度值array[x]后，按照方法1000ms / array[x]，转化为定时器的定时时间；
步骤10，定时器时间到达后，控制电机转动1步，然后回到步骤6。
优选的，步骤1中，选择n=250，m=550，t=-0.07，s=80。
优选的，当mx <= 2s时，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
优选的，当mx > 2s时，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
优选的，步进电机的速度f(x)单位为Hz(每s转动f(x)步)，x为电机一次操作已经连续转动的步数。
本发明提出的一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，有益效果在于：本发明通过对电机速度的精确计算和控制，实现了目标跟踪时云台的平滑转动，保证了视频画面的平稳过度，没有顿挫感。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明第一种mx与s的关系示意图；
图3为本发明第二种mx与s的关系示意图。
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。
实施例，请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，将电机转动过程中的转速曲线设计成平滑的增长和下降，将电机的转速与电机一次操作已经连续转动的步数相结合，设计一种公式，精确地表示两者的关系；
定义电机一次操作要连续转动的最大步数为mx，即每次操作电机会转动的步数范围是(0, mx]；公式如下：当mx <= 2s时：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
当mx > 2s时：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
步进电机的速度f(x)单位为Hz(每s转动f(x)步)，x为电机一次操作已经连续转动的步数；其中n为最低速度，这个速度是较慢的，电机带动云台转动时画面变化非常平稳，针对智能特定的摄像机选出合适的初始速度，m为最高速度，根据摄像机需求而定，t为曲线的趋势参数，针对不同的最高和最低速度有不同的值，s为电机从最低速度增长到最高速度需要转动的步数，s越大曲线越平滑，x在[s, mx-s]范围内f(x)直接等于m可以减少计算量，为方便描述，当mx>2s时，另n(x)=f(x)；
当n=250，m=550，t=-0.07，s=80时绘制如下图像：
当mx > 2s时，如图2所示；
当mx <= 2s时，如图3所示；
根据mx与s的关系，分成了以上两种情况，在目标跟踪时，根据图像变化获取到电机需要转动的最大步数mx，根据0<x<= mx和公式f(x)计算出每个步数相对应的速度，得到一个速度数组array，将mx和数组传入电机驱动，驱动根据x值(已经连续转动的步数)获取对应的速度，驱动程序得到速度后，转化为定时器的定时时间，使用这个定时器控制电机每一步转动的间隔时间，从而实现了电机速度的精确控制，保证了云台转动的平滑。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，为方程f(x)选择合适的参数；
步骤2，目标跟踪算法返回电机一次操作要连续转动的步数mx；
步骤3，判断mx是否大于2s，若mx大于2s，使用n(x)计算速度数组array，若mx小于等于2s，使用f(x)计算速度数组array；
步骤4，将mx和速度数组array传入电机驱动；
步骤5，电机驱动得到mx和array后，开始控制电机，已经连续转动的步数x的初始值为0；
步骤6，将x加1；
步骤7，判断x是否大于mx，若已经大于，则驱动停止控制电机，若小于则继续转动；
步骤8，以x为序号，在数组array中找到相对应的速度值array[x]；
步骤9，得到速度值array[x]后，按照方法1000ms / array[x]，转化为定时器的定时时间；
步骤10，定时器时间到达后，控制电机转动1步，然后回到步骤6。
2.根据权利要求1所述的一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，其特征在于：步骤1中，选择n=250，m=550，t=-0.07，s=80。
3.根据权利要求1所述的一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，其特征在于：当mx <= 2s时，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求1所述的一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，其特征在于：当mx > 2s时，公式如下：
Figure 606793DEST_PATH_IMAGE002
。
5.根据权利要求3-4所述的一种针对目标跟踪通过速度控制实现云台平滑转动的方法，其特征在于：步进电机的速度f(x)单位为Hz(每s转动f(x)步)，x为电机一次操作已经连续转动的步数。
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