一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法

2023-07-05 00:15:11 1

專利名稱：一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法
技術領域：
本發明屬於安全防範監控領域，涉及一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的 方法。
背景技術：
雲臺攝像機是當今監控領域中使用最為普遍的監控前端設備之一。雲臺攝像機能 夠通過雲臺的轉動，帶動攝像機轉動朝向不同的方向，並可以通過調整攝像機變倍，觀察不 同距離範圍內的目標或場景，從而能夠監控非常大的範圍。在實際監控中，監控人員都是通過後臺的控制軟體或者控制鍵盤等方式來控制前 端的雲臺攝像機，並通過發送控制命令控制雲臺攝像機的轉動速度、方向，攝像機的變倍， 從而監控現場的某些異常情況。例如，跟蹤違規闖入的人或車輛，通過轉動雲臺使攝像機朝 向目標，監視其一舉一動。目標的運動速度一般是確定的，例如人走路的速度，但是由於距 離雲臺攝像機的距離不同，以相同速度行走時，距離雲臺攝像機越近，雲臺跟蹤目標所需的 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控人員控 制雲臺帶來比較大的困難。以通過鍵盤控制雲臺為例，鍵盤的搖杆搖動的幅度越大，發送的 控制命令中速度級別就越高，相應的雲臺的轉動速度就越快。但是，由於目標距離雲臺攝像 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，雲臺需要以較慢 的角速度轉動，需要搬動搖杆的幅度就要比較小；而對於近處的目標，其以同樣的速度運動 時，雲臺需要以較快的角速度轉動，需要搬動搖杆的幅度就要比較大。在跟蹤人或車輛的過 程中，由於被跟蹤者往往會走近或者遠離雲臺攝像機，監控人員除了需要調整攝像機變倍 外，還需要適應新的搖杆搬動力度，以調整雲臺轉動的速度。這種對鍵盤操作的變化，需要 監控人員不斷熟悉，才能較好的控制。如果目標的運動速度較快，即使監控人員能夠熟練操 作鍵盤控制雲臺，也很容易因為沒能及時調整好雲臺的轉動速度而導致被跟蹤目標逃出監 視範圍。行業內，很多廠家針對這種問題，給雲臺攝像機加入了變倍自適應功能，讓雲臺的 轉動速度隨著攝像機的變倍進行調整。但是，採用的方式多數以簡單的整數倍數查詢後進 行速度調整，調整後速度曲線不是按比例調整，會導致速度曲線的形狀發生變化。這種方式 由於根據整數變倍調整速度，存在速度調整不夠細膩，並不能讓監控人員完全適應，另外不 同變倍下由於速度曲線的變化，使得監控人員還是需要去不斷適應雲臺速度的變化，依然 無法有效控制雲臺跟蹤目標。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種根據攝像機變倍自適應調整雲 臺轉速的方法。本發明的目的是這樣實現的—種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法，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；步驟2，根據攝像機的變倍參數，得出攝像機的實際轉動速度；步驟3，等待新的變倍指令，重複步驟101。而且，所述步驟2中，根據攝像機變倍參數調整雲臺轉動的速度級別實際轉動速 度Vi = Ι/xXVj，其中χ為攝像機變倍，Vj為攝像機變倍為1倍時的雲臺轉速。本發明的有益效果在於1、本發明根據云臺攝像機變倍的情況，自動對雲臺轉動速度級別進行調整，使得 監控人員在控制過程中，無論監控的目標距離遠近，只要運動速度相同，對雲臺轉動速度控 制方式也相同，大大降低了監控人員對雲臺控制的難度以及跟蹤目標時由於沒有適應速度 控制變化而導致跟蹤失敗的可能性。2、本發明對控制設備硬體沒有任何附加要求，能夠在不增加任何硬體成本的前提 下，很容易的加入各類小、中、大型雲臺攝像機中。


圖1為本發明的流程圖；圖2為本發明監控目標和雲臺攝像機之間的距離與雲臺跟蹤目標轉動角度間的 關係示例；圖3為本發明監控目標和雲臺攝像機之間的距離與物體在拍攝畫面中大小變化 間的關係示例。
具體實施例方式下面結合附圖並通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。本發明是根據攝像機變倍來調整雲臺轉動速度，解決監控人員控制雲臺攝像機跟 蹤某運動目標時，在目標運動速度保持不變的情況下，由於雲臺跟蹤目標時轉動的角速度 隨著目標與雲臺間的距離而變化，使得監控人員很難掌握這種速度變化而很難控制雲臺準 確跟蹤目標。如圖2所示，當某汽車距離雲臺攝像機100米時，汽車以某速度開過100米，雲 臺攝像機跟蹤該汽車需要轉動α角度，當該汽車距離雲臺攝像機200米時，汽車以相同速 度開過100米，雲臺攝像機跟蹤該汽車需要轉動β角度。很明顯，汽車以某固定速度行駛 時，雲臺攝像機跟蹤汽車時所需要的轉動速度，是與汽車距離雲臺攝像機的距離成反比的， 也就是說雲臺攝像機距離汽車越遠，跟蹤汽車所需的轉動速度越小。在監控人員控制雲臺 攝像機跟蹤某目標(如汽車)時，很顯然，汽車距離雲臺攝像機的距離，監控人員是不知道 的，這也就使得隨著汽車與雲臺攝像機距離發生變化時，監控人員控制雲臺攝像機轉動的 速度要隨之進行調整。這對於監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。一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法，包括步驟1，查詢攝像機變倍 參數；步驟2，根據攝像機的變倍參數，調整雲臺的垂直和水平轉動速度級別；步驟3，等待 新的變倍指令，重複步驟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。
由於觀察某目標時，目標在監控畫面中的比例是在一定範圍內的，否則無法看清。 攝像機的變倍數越大，目標在畫面中所佔的比例就越大，在監控過程中，為了能看清目標， 往往都通過調整變倍來保持目標在畫面中所佔的比例。對於某個特定目標來說，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能夠衡量雲臺攝像機與目標之間的距離，進而調整雲臺的轉動速度。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佔據屏幕一半的寬度，此時汽車距離攝像機的距離在6米 左右。將攝像機變倍調整至18倍，並調整攝像機與汽車間的距離，當汽車在屏幕中佔據一 半寬度時，汽車距離攝像機的距離約100米。步驟2，根據攝像機的變倍參數，調整雲臺的垂直和水平轉動速度級別。從圖2中可以看到，當目標運動速度確定的情況下，其距離雲臺攝像機越遠，跟蹤 目標所需的轉速就越低。因此，如果攝像機變倍越大，雲臺的轉速應該越低。雲臺攝像機的各項功能是通過發送協議命令控制的，包括轉動控制命令，包含雲 臺的轉動方向和轉動速度，通常轉動速度會被分為若干等級，隨著速度等級的增加或減少， 雲臺的轉動速度隨之增加或減少。速度等級通常用一個數字表示，雲臺的實際轉動速度與 速度等級間通常只能說明增減關係，但並不一定有數值對應關係。例如速度等級為20時的 雲臺轉速比速度等級為40時要慢，但是並不表示速度等級20時的轉速一定是40時的一 半。這種對應關係可以通過一個二維曲線圖表達出來，通常被稱為雲臺的速度曲線。通過 攝像機變倍參數控制雲臺轉動速度時，應滿足速度的調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速乘以一個固定的係數 使其統一等比例增加或減少。雲臺速度增減所需乘上的係數可以通過計算或者實測得到。計算得到的方法，主要是根據攝像機變倍參數與實際拍攝圖像關係得到。攝像機 變倍的倍數通常是這樣定義的，在變倍為1倍時，攝像機的視場角是最大的，此時拍攝到的 物體在圖像中佔有一定面積，當變倍變為N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。可以看到，攝像機變倍的倍數與畫面顯示實際物體的尺寸是 有直接關係的，攝像機變倍的倍數，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。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，當攝像機變倍固定後，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，這種比例的變化對於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，那麼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，如果通過調節變倍來使物體在攝像機拍攝的畫面中 的大小保持不變，那麼，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，在畫面中佔有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，通過調整變倍仍保持其在拍攝畫面中佔有1/4圖像面積，那麼此時攝像機變倍應為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，雲臺所需要轉動的角度相比，100米時需轉 動22. 6度，而200米時只需轉動11. 3度。由此可以知道，在目標運動速度保持不變的情況 下，雲臺攝像機與目標的距離每增加1倍，雲臺跟蹤該目標所需要的轉速則減小1倍。
因此，通過攝像機變倍來控制雲臺轉速的方式，應根據攝像機實際的倍數變化，計 算得到速度調整的係數，並將係數乘以攝像機變倍為1倍時雲臺所有速度級別下對應的實 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雲臺轉速Vi，垂直和水平轉速 處理方式是相同的。例如，當前攝像機變倍X為3. 2倍，由於轉速和變倍成反比，因此調整 係數應為變倍倍數的倒數，即0. 3125。當前雲臺的各速度級別轉速計算方法為，假設攝像 機變倍為1倍時雲臺水平轉速速度級別1為0. 1度/秒，那麼轉速乘以調整係數後，應調整 至0. 03125度每秒，速度級別2為0. 5度/秒，那麼應調整為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動速度，垂直轉速和水平轉速的計算方式相同。如果某些攝像機的變倍參數不能滿足上述變倍倍數與拍攝物體在畫面中大小的 比例關係，那麼就需要對攝像機倍數與拍攝物體在畫面中大小變化的關係進行人為測定， 創建一個映射表格，或者獲得一個關係式。通過這一比例關係也同樣能夠通過變倍計算得 到雲臺攝像機轉速調整係數，從而根據變倍來調整雲臺轉速。步驟3，等待新的變倍指令，重複步驟1。由於雲臺轉速的調整完全是根據攝像機變倍來進行的，因此當攝像機保持某變倍 狀態時，各速度級別的轉速也應保持不變。因此雲臺各速度級別轉速，只有在變倍調整後才 應隨之調整。通過採用以上方法，能夠根據攝像機變倍參數來調節雲臺轉動速度，在不改變雲 臺攝像機速度曲線的基礎上，讓監控操作人員監控某運動目標時，無論目標距離雲臺攝像 機遠近，都能採用相同的速度控制方式進行雲臺控制，對目標實施跟蹤。不會因為目標距離 雲臺攝像機距離改變，而使得監控操作人員需要不斷去適應由於目標距離變化而導致的雲 臺速度控制的變化。大大減小了監控操作人員控制雲臺的複雜度，以及跟蹤目標時由於沒 有適應速度控制變化而導致跟蹤失敗的可能性。
權利要求
1.一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法，其特徵在於包括以下步驟 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；步驟2，根據攝像機的變倍參數，得出攝像機的實際轉動速度； 步驟3，等待新的變倍指令，重複步驟101。
2.根據權利要求1所述的根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法，其特徵在於 所述步驟2中，根據攝像機變倍參數調整雲臺轉動的速度級別實際轉動速度Vi = 1/xXVj, 其中χ為攝像機變倍，Vj為攝像機變倍為1倍時的雲臺轉速。
全文摘要
本發明涉及一種根據攝像機變倍自適應調整雲臺轉速的方法，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；步驟2，根據攝像機的變倍參數，得出攝像機的實際轉動速度；步驟3，等待新的變倍指令，重複步驟101。本發明根據云臺攝像機變倍的情況，自動對雲臺轉動速度級別進行調整，使得監控人員在控制過程中，無論監控的目標距離遠近，只要運動速度相同，對雲臺轉動速度控制方式也相同，大大降低了監控人員對雲臺控制的難度以及跟蹤目標時由於沒有適應速度控制變化而導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 優先權日2010年11月23日
發明者權立偉 申請人:天津市亞安科技電子有限公司