專利名稱：一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全防范監(jiān)控領(lǐng)域，涉及一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的 方法。
背景技術(shù)：
云臺攝像機是當今監(jiān)控領(lǐng)域中使用最為普遍的監(jiān)控前端設(shè)備之一。云臺攝像機能 夠通過云臺的轉(zhuǎn)動，帶動攝像機轉(zhuǎn)動朝向不同的方向，并可以通過調(diào)整攝像機變倍，觀察不 同距離范圍內(nèi)的目標或場景，從而能夠監(jiān)控非常大的范圍。在實際監(jiān)控中，監(jiān)控人員都是通過后臺的控制軟件或者控制鍵盤等方式來控制前 端的云臺攝像機，并通過發(fā)送控制命令控制云臺攝像機的轉(zhuǎn)動速度、方向，攝像機的變倍， 從而監(jiān)控現(xiàn)場的某些異常情況。例如，跟蹤違規(guī)闖入的人或車輛，通過轉(zhuǎn)動云臺使攝像機朝 向目標，監(jiān)視其一舉一動。目標的運動速度一般是確定的，例如人走路的速度，但是由于距 離云臺攝像機的距離不同，以相同速度行走時，距離云臺攝像機越近，云臺跟蹤目標所需的 角速度就越大；距離越遠，所需的角速度就越小。這種差異，在實際控制中會給監(jiān)控人員控 制云臺帶來比較大的困難。以通過鍵盤控制云臺為例，鍵盤的搖桿搖動的幅度越大，發(fā)送的 控制命令中速度級別就越高，相應(yīng)的云臺的轉(zhuǎn)動速度就越快。但是，由于目標距離云臺攝像 機的距離不同，在實際使用中，為了能夠跟蹤遠方以一定速度運動的目標，云臺需要以較慢 的角速度轉(zhuǎn)動，需要搬動搖桿的幅度就要比較??；而對于近處的目標，其以同樣的速度運動 時，云臺需要以較快的角速度轉(zhuǎn)動，需要搬動搖桿的幅度就要比較大。在跟蹤人或車輛的過 程中，由于被跟蹤者往往會走近或者遠離云臺攝像機，監(jiān)控人員除了需要調(diào)整攝像機變倍 外，還需要適應(yīng)新的搖桿搬動力度，以調(diào)整云臺轉(zhuǎn)動的速度。這種對鍵盤操作的變化，需要 監(jiān)控人員不斷熟悉，才能較好的控制。如果目標的運動速度較快，即使監(jiān)控人員能夠熟練操 作鍵盤控制云臺，也很容易因為沒能及時調(diào)整好云臺的轉(zhuǎn)動速度而導(dǎo)致被跟蹤目標逃出監(jiān) 視范圍。行業(yè)內(nèi)，很多廠家針對這種問題，給云臺攝像機加入了變倍自適應(yīng)功能，讓云臺的 轉(zhuǎn)動速度隨著攝像機的變倍進行調(diào)整。但是，采用的方式多數(shù)以簡單的整數(shù)倍數(shù)查詢后進 行速度調(diào)整，調(diào)整后速度曲線不是按比例調(diào)整，會導(dǎo)致速度曲線的形狀發(fā)生變化。這種方式 由于根據(jù)整數(shù)變倍調(diào)整速度，存在速度調(diào)整不夠細膩，并不能讓監(jiān)控人員完全適應(yīng)，另外不 同變倍下由于速度曲線的變化，使得監(jiān)控人員還是需要去不斷適應(yīng)云臺速度的變化，依然 無法有效控制云臺跟蹤目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云 臺轉(zhuǎn)速的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的—種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法，包括以下步驟
步驟1，對攝像機變倍進行查詢，獲取可變倍攝像機的變倍參數(shù)；步驟2，根據(jù)攝像機的變倍參數(shù)，得出攝像機的實際轉(zhuǎn)動速度；步驟3，等待新的變倍指令，重復(fù)步驟101。而且，所述步驟2中，根據(jù)攝像機變倍參數(shù)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)動的速度級別實際轉(zhuǎn)動速 度Vi = Ι/xXVj，其中χ為攝像機變倍，Vj為攝像機變倍為1倍時的云臺轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明根據(jù)云臺攝像機變倍的情況，自動對云臺轉(zhuǎn)動速度級別進行調(diào)整，使得 監(jiān)控人員在控制過程中，無論監(jiān)控的目標距離遠近，只要運動速度相同，對云臺轉(zhuǎn)動速度控 制方式也相同，大大降低了監(jiān)控人員對云臺控制的難度以及跟蹤目標時由于沒有適應(yīng)速度 控制變化而導(dǎo)致跟蹤失敗的可能性。2、本發(fā)明對控制設(shè)備硬件沒有任何附加要求，能夠在不增加任何硬件成本的前提 下，很容易的加入各類小、中、大型云臺攝像機中。


圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明監(jiān)控目標和云臺攝像機之間的距離與云臺跟蹤目標轉(zhuǎn)動角度間的 關(guān)系示例；圖3為本發(fā)明監(jiān)控目標和云臺攝像機之間的距離與物體在拍攝畫面中大小變化 間的關(guān)系示例。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明是根據(jù)攝像機變倍來調(diào)整云臺轉(zhuǎn)動速度，解決監(jiān)控人員控制云臺攝像機跟 蹤某運動目標時，在目標運動速度保持不變的情況下，由于云臺跟蹤目標時轉(zhuǎn)動的角速度 隨著目標與云臺間的距離而變化，使得監(jiān)控人員很難掌握這種速度變化而很難控制云臺準 確跟蹤目標。如圖2所示，當某汽車距離云臺攝像機100米時，汽車以某速度開過100米，云 臺攝像機跟蹤該汽車需要轉(zhuǎn)動α角度，當該汽車距離云臺攝像機200米時，汽車以相同速 度開過100米，云臺攝像機跟蹤該汽車需要轉(zhuǎn)動β角度。很明顯，汽車以某固定速度行駛 時，云臺攝像機跟蹤汽車時所需要的轉(zhuǎn)動速度，是與汽車距離云臺攝像機的距離成反比的， 也就是說云臺攝像機距離汽車越遠，跟蹤汽車所需的轉(zhuǎn)動速度越小。在監(jiān)控人員控制云臺 攝像機跟蹤某目標(如汽車)時，很顯然，汽車距離云臺攝像機的距離，監(jiān)控人員是不知道 的，這也就使得隨著汽車與云臺攝像機距離發(fā)生變化時，監(jiān)控人員控制云臺攝像機轉(zhuǎn)動的 速度要隨之進行調(diào)整。這對于監(jiān)控人員的控制熟練程度要求是較高的，稍有不慎就有可能 讓目標逃脫。一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法，包括步驟1，查詢攝像機變倍 參數(shù)；步驟2，根據(jù)攝像機的變倍參數(shù)，調(diào)整云臺的垂直和水平轉(zhuǎn)動速度級別；步驟3，等待 新的變倍指令，重復(fù)步驟1。步驟1，首先需要對攝像機變倍進行查詢，獲取可變倍攝像機的變倍參數(shù)。
由于觀察某目標時，目標在監(jiān)控畫面中的比例是在一定范圍內(nèi)的，否則無法看清。 攝像機的變倍數(shù)越大，目標在畫面中所占的比例就越大，在監(jiān)控過程中，為了能看清目標， 往往都通過調(diào)整變倍來保持目標在畫面中所占的比例。對于某個特定目標來說，當其保持 在畫面中的比例不變時，攝像機的變倍越大，其距離攝像機的距離就越遠。由此可以看出， 通過攝像機變倍參數(shù)能夠衡量云臺攝像機與目標之間的距離，進而調(diào)整云臺的轉(zhuǎn)動速度。例如，使用Sony攝像機EX480CP。在變倍為1倍時，正向拍攝一輛寬度為2. 5米的 汽車，使汽車在屏幕中水平方向占據(jù)屏幕一半的寬度，此時汽車距離攝像機的距離在6米 左右。將攝像機變倍調(diào)整至18倍，并調(diào)整攝像機與汽車間的距離，當汽車在屏幕中占據(jù)一 半寬度時，汽車距離攝像機的距離約100米。步驟2，根據(jù)攝像機的變倍參數(shù)，調(diào)整云臺的垂直和水平轉(zhuǎn)動速度級別。從圖2中可以看到，當目標運動速度確定的情況下，其距離云臺攝像機越遠，跟蹤 目標所需的轉(zhuǎn)速就越低。因此，如果攝像機變倍越大，云臺的轉(zhuǎn)速應(yīng)該越低。云臺攝像機的各項功能是通過發(fā)送協(xié)議命令控制的，包括轉(zhuǎn)動控制命令，包含云 臺的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度，通常轉(zhuǎn)動速度會被分為若干等級，隨著速度等級的增加或減少， 云臺的轉(zhuǎn)動速度隨之增加或減少。速度等級通常用一個數(shù)字表示，云臺的實際轉(zhuǎn)動速度與 速度等級間通常只能說明增減關(guān)系，但并不一定有數(shù)值對應(yīng)關(guān)系。例如速度等級為20時的 云臺轉(zhuǎn)速比速度等級為40時要慢，但是并不表示速度等級20時的轉(zhuǎn)速一定是40時的一 半。這種對應(yīng)關(guān)系可以通過一個二維曲線圖表達出來，通常被稱為云臺的速度曲線。通過 攝像機變倍參數(shù)控制云臺轉(zhuǎn)動速度時，應(yīng)滿足速度的調(diào)整不改變原速度曲線的形狀，等比 例對所有速度級別的速度進行縮放，比如將所有速度級別的實際轉(zhuǎn)速乘以一個固定的系數(shù) 使其統(tǒng)一等比例增加或減少。云臺速度增減所需乘上的系數(shù)可以通過計算或者實測得到。計算得到的方法，主要是根據(jù)攝像機變倍參數(shù)與實際拍攝圖像關(guān)系得到。攝像機 變倍的倍數(shù)通常是這樣定義的，在變倍為1倍時，攝像機的視場角是最大的，此時拍攝到的 物體在圖像中占有一定面積，當變倍變?yōu)镹倍時，所拍攝到的某物體在圖像中的尺寸，寬度 和高度都增加為原來的N倍?？梢钥吹剑瑪z像機變倍的倍數(shù)與畫面顯示實際物體的尺寸是 有直接關(guān)系的，攝像機變倍的倍數(shù)，即指實際拍攝的物體在畫面中的長度和寬度是攝像機 變倍為1倍時的倍數(shù)。如果攝像機變倍固定的情況下，物體在畫面中的尺寸變化，能夠反映 出物體與攝像機的距離。如圖3所示，當攝像機變倍固定后，其視場角也是固定的，圖中水 平視場角為22. 6度。距離攝像機100米時，其水平最大可視寬度為40米，當距離攝像機 200米時，其水平最大可視寬度為80米，這種比例的變化對于垂直方向來說也是一樣的。由 此可以知道，某物體與攝像機的距離如果增大一倍，那么它在攝像機拍攝畫面中的寬度和 高度會減小一倍。進一步可以推論出，如果通過調(diào)節(jié)變倍來使物體在攝像機拍攝的畫面中 的大小保持不變，那么，攝像機變倍為與物體和攝像機的距離是成正比的。例如，物體在攝 像機變倍為1倍時，在畫面中占有1/4圖像面積，如果物體與攝像機的距離增加到原來的2 倍時，通過調(diào)整變倍仍保持其在拍攝畫面中占有1/4圖像面積，那么此時攝像機變倍應(yīng)為2 倍。通過圖3也可以看到，如果攝像機跟蹤某目標時，在目標距離攝像機為100米時，其行 走40米，與其距離攝像機200米時，行走40米，云臺所需要轉(zhuǎn)動的角度相比，100米時需轉(zhuǎn) 動22. 6度，而200米時只需轉(zhuǎn)動11. 3度。由此可以知道，在目標運動速度保持不變的情況 下，云臺攝像機與目標的距離每增加1倍，云臺跟蹤該目標所需要的轉(zhuǎn)速則減小1倍。
因此，通過攝像機變倍來控制云臺轉(zhuǎn)速的方式，應(yīng)根據(jù)攝像機實際的倍數(shù)變化，計 算得到速度調(diào)整的系數(shù)，并將系數(shù)乘以攝像機變倍為1倍時云臺所有速度級別下對應(yīng)的實 際速度Vj，從而得到當前攝像機變倍下所有速度級別的實際云臺轉(zhuǎn)速Vi，垂直和水平轉(zhuǎn)速 處理方式是相同的。例如，當前攝像機變倍X為3. 2倍，由于轉(zhuǎn)速和變倍成反比，因此調(diào)整 系數(shù)應(yīng)為變倍倍數(shù)的倒數(shù)，即0. 3125。當前云臺的各速度級別轉(zhuǎn)速計算方法為，假設(shè)攝像 機變倍為1倍時云臺水平轉(zhuǎn)速速度級別1為0. 1度/秒，那么轉(zhuǎn)速乘以調(diào)整系數(shù)后，應(yīng)調(diào)整 至0. 03125度每秒，速度級別2為0. 5度/秒，那么應(yīng)調(diào)整為0. 15625度/秒，以此類推就 能算出所有速度級別在該變倍下的實際轉(zhuǎn)動速度，垂直轉(zhuǎn)速和水平轉(zhuǎn)速的計算方式相同。如果某些攝像機的變倍參數(shù)不能滿足上述變倍倍數(shù)與拍攝物體在畫面中大小的 比例關(guān)系，那么就需要對攝像機倍數(shù)與拍攝物體在畫面中大小變化的關(guān)系進行人為測定， 創(chuàng)建一個映射表格，或者獲得一個關(guān)系式。通過這一比例關(guān)系也同樣能夠通過變倍計算得 到云臺攝像機轉(zhuǎn)速調(diào)整系數(shù)，從而根據(jù)變倍來調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速。步驟3，等待新的變倍指令，重復(fù)步驟1。由于云臺轉(zhuǎn)速的調(diào)整完全是根據(jù)攝像機變倍來進行的，因此當攝像機保持某變倍 狀態(tài)時，各速度級別的轉(zhuǎn)速也應(yīng)保持不變。因此云臺各速度級別轉(zhuǎn)速，只有在變倍調(diào)整后才 應(yīng)隨之調(diào)整。通過采用以上方法，能夠根據(jù)攝像機變倍參數(shù)來調(diào)節(jié)云臺轉(zhuǎn)動速度，在不改變云 臺攝像機速度曲線的基礎(chǔ)上，讓監(jiān)控操作人員監(jiān)控某運動目標時，無論目標距離云臺攝像 機遠近，都能采用相同的速度控制方式進行云臺控制，對目標實施跟蹤。不會因為目標距離 云臺攝像機距離改變，而使得監(jiān)控操作人員需要不斷去適應(yīng)由于目標距離變化而導(dǎo)致的云 臺速度控制的變化。大大減小了監(jiān)控操作人員控制云臺的復(fù)雜度，以及跟蹤目標時由于沒 有適應(yīng)速度控制變化而導(dǎo)致跟蹤失敗的可能性。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1，對攝像機變倍進行查詢，獲取可變倍攝像機的變倍參數(shù)；步驟2，根據(jù)攝像機的變倍參數(shù)，得出攝像機的實際轉(zhuǎn)動速度； 步驟3，等待新的變倍指令，重復(fù)步驟101。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于 所述步驟2中，根據(jù)攝像機變倍參數(shù)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)動的速度級別實際轉(zhuǎn)動速度Vi = 1/xXVj, 其中χ為攝像機變倍，Vj為攝像機變倍為1倍時的云臺轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)攝像機變倍自適應(yīng)調(diào)整云臺轉(zhuǎn)速的方法，包括以下步驟步驟1，對攝像機變倍進行查詢，獲取可變倍攝像機的變倍參數(shù)；步驟2，根據(jù)攝像機的變倍參數(shù)，得出攝像機的實際轉(zhuǎn)動速度；步驟3，等待新的變倍指令，重復(fù)步驟101。本發(fā)明根據(jù)云臺攝像機變倍的情況，自動對云臺轉(zhuǎn)動速度級別進行調(diào)整，使得監(jiān)控人員在控制過程中，無論監(jiān)控的目標距離遠近，只要運動速度相同，對云臺轉(zhuǎn)動速度控制方式也相同，大大降低了監(jiān)控人員對云臺控制的難度以及跟蹤目標時由于沒有適應(yīng)速度控制變化而導(dǎo)致跟蹤失敗的可能性。
文檔編號H04N5/232GK102082908SQ201010553790
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者權(quán)立偉 申請人:天津市亞安科技電子有限公司