基于三维精确定位技术的大型户外摄像系统技术方案

一种基于三维精确定位技术的大型户外摄像系统，包括摄像机、 重型数字云台、系统控制单元、信号采集单元及电源；其中控制单元包 括云镜解码卡，它通过计算将控制信号转换为脉冲信号，对镜头电机驱 动器发送脉冲来精确控制镜头的伸缩，对云台马达驱动器发送脉冲来精 确控制云台的旋转。同时，获取目标定位需要的云台的水平转角、垂直 俯仰角、镜头的焦距。由于系统在自动运行之前设置了各目标点的预置 位，当镜头锁定目标以后，解码卡就能即时地将该预置位云台的水平转 角、垂直俯仰角、镜头的焦距这三个参数远程传输给控制中心。从而实 现各监测目标点的三维精确定位，以获取各监测目标点的清晰图像，当 发现异常情况时，系统能快速精确定位。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于三维精确定位技术的大型户外摄像系统，尤其涉 及一种适用于大面积监控的巡轨监控和目标精确定位难题的摄像系统。
技术介绍
随着科技的进步，视频监控系统正在向数字化、智能化方向发展，并且与地理信息系统(GIS)结合也是其发展的必然方向。许多大型户外监控工程(如森 林防火、边防巡逻、海事侦测、机场安保、军事保护、环保监测、能源勘探等)， 普遍采用高倍摄像镜头加云台作业的方式，以较少的前端设备监控更多的监控面 积。大型户外监控工程最看重图像质量和目标定位两个指标，但因为监控系统的 应用水平受技术瓶颈的限制，监控的视频图像质量普遍较低、目标定位误差较大， 一些新的智能化应用无法付诸实施，许多用户的个性化需求无法得到满足。如果要解决以上问题，就必须精确控制监控点和监测点的三维参数，这就要 求前端监控设备能有效控制和获取云台的水平转角、垂直俯仰角、镜头的焦距这 三个重要的参数。并且，用户可以根据监测点的不同情况预置不同的参数，各预 置位串联形成运行轨迹。目前巿场上的同类产品，只能对云台的水平转角和垂直俯仰角的参数进行预 置和获取，不能对镜头焦距的参数进行预置和获取。由于视频图像的获取是系统 自动对焦而产生的，各目标监测点的图像并非同样清楚，使得获取的图像不能用 于精确的智能识别。同时，目标定位需要与地理信息系统(GIS)结合，利用监控点所在的空间 地理位置如纬度、经度、海拨高度，前端设备运行时云台的水平转角、垂直夹角， 以及镜头的焦距来实现目标的精确定位。然而，目前巿场上同类产品在目标定位时， 一般只能控制云台的水平转角、 垂直夹角，但不能有效控制镜头的相关参数。由于缺少镜头焦距这一非常重要的参数,使得定位的结果在相对方位上比较准确，而在具体位置的定位上误差较大。此外，巿面上也有高速球等摄像系统，它们的预置位釆用的是被动记录，即 高速球运行后记录各个目标的参数后保存，然后按该记录自动运行，而达不到主 动设置和人工进行细微调节的目的。同时，由于高速球等摄像系统的有效摄像距 离《100米，根本无法解决大面积监控的相关难题。
技术实现思路
本技术的目的就是提出一种可安装在户外且可对需要监测的区域实现 大面积巡轨监控，同时保证各监测点成像清晰，并能对各监测目标精确定位的， 集摄像、存储、输出、控制为一体的大型户外基于三维精确定位技术的大型户外 摄像系统。为实现上述目的，本专利技术釆用的技术方案式这样的，即一种基于三维精确定 位技术的大型户外摄像系统，包括摄像机、重型数字云台、系统控制单元、信号釆集单元及电源；其中摄像机安装在重型数字云台上，由数字云台带动完成摄像 机的水平转角或/和垂直仰角的改变；所述所述系统控制单元、信号釆集单元及 电源安装于基站控制箱内；其特征在于所述重型数字云台的水平转角驱动电机和垂直仰角驱动电机釆用步进电机； 所述系统控制单元包括云镜解码卡、镜头电机驱动器、云台电机驱动器；信号 采集单元包括IP处理模块及摄像机镜头；其中云镜解码卡包括控制电路、控 制端口和通讯端口，其中控制电路通过云镜控制端口连接镜头电机驱动器及云台 电机驱动器，完成对云台的水平转角、垂直俯仰角以及镜头的焦距的驱动控制， 并通过串口通讯模块及串通讯端口连接IP处理模块进行远程发送，还通过IP 处理模块、串通讯端口及串口通讯模块接收远程的控制信息，存储各目标点预置 位需要的云台的水平转角、垂直俯仰角及镜头的焦距；控制电路通过镜头控制端 口连接摄像机的光圈和聚焦控制端，完成对镜头光圈及聚焦的控制；控制电路还 通过光电耦合器构成的限位控制端口分别接收重型云台步进电机及镜头焦距驱 动电机的起、始点位置开关信号；IP处理模块接收摄像机的视频信号，压缩后 向远程发送。本技术由于所述结构而产生的技术效果是显而易见的，即本系统的重型 数字云台，釆用了步进电机驱动方法，通过对云台马达驱动器发送脉冲来精确控 制云台的旋转。所述摄像机釆用了步进电机驱动方法，通过对镜头电机驱动器发 送脉冲来精确控制镜头的伸缩。所述的系统控制单元的云镜解码卡，通过计算将 控制信号转换为脉冲信号，通过对镜头电机驱动器发送脉冲来精确控制镜头的伸 缩，通过对云台马达驱动器发送脉冲来精确控制云台的旋转。同时，为获取目标 定位需要的三个重要参数，即云台的水平转角、垂直俯仰角、镜头的焦距。由于 系统在自动运行之前设置了各目标点的预置位，当镜头锁定目标以后，解码卡就 能即时地将该预置位云台的水平转角、垂直俯仰角、镜头的焦距这三个参数远程 传输给控制中心。从而实现摄像机在各目标点的三维精确定位。附图说明本技术的上述结构可以通过附图给出的非限定性的实施例进一步说明。 本技术有如下附图附图l为本技术系统的结构框附图2为本技术的云镜解码卡的结构框附图3为云镜解码卡的电路原理附图4为本技术系统的工作流程图。具体实施方式参见附图l，图中的基于三维精确定位技术的大型户外摄像系统，包括摄像 机、重型数字云台、系统控制单元、信号釆集单元及电源；其中摄像机安装在重 型数字云台上，由数字云台带动完成摄像机的水平转角或/和垂直仰角的改变； 所述所述系统控制单元、信号釆集单元及电源安装于基站控制箱内；其特征在于所述重型数字云台的水平转角驱动电机和垂直仰角驱动电机釆用步进电机；所述摄像机的焦距驱动电机釆用步进电机；所述系统控制单元包括云镜解码卡、镜头电机驱动器、云台电机驱动器； 所述信号釆集单元包括IP处理模块及摄像机镜头；其中云镜解码卡包括控制电路、控制端口和通讯端口，其中控制电路通过云镜控制端口 JP5连接镜头电机驱动器及云台电机驱动器，完成对云台水平转角 驱动电机和垂直仰角驱动电机以及镜头焦距的驱动电机的控制，并将控制信息记 录，然后通过串口通讯模块及串通讯端口连接IP处理模块进行远程发送，并通 过IP处理模块、串通讯端口及串口通讯模块接收远程的控制信息；控制电路通 过镜头控制端口 JP3连接摄像机的光圈和聚焦控制端，完成对镜头光圈及聚焦的 控制；控制电路还通过光电耦合器构成的限位控制端口分别接收重型云台步进电 机及镜头焦距驱动电机的起、始点位置开关信号；IP处理模块接收摄像机的视 频信号，压縮后向远程发送。上述系统中，所述重型云台釆用了张家港巿港区电视设备厂的视宇牌，型号 为SYB-1。通过改造，将该云台的水平转角及垂直俯仰角驱动交流电机更换为步 进电机，所述步进电机由云台电机驱动器驱动，通过对云台电机驱动器发送脉冲 来精确控制云台的旋转。所述云台电机驱动器釆用型号为M202A的步进电机驱动 器。实施例中，本系统的摄像机釆用CBC厂家的camputar牌，型号为 T34Z5518AMSR。由于本系统需要对镜头的焦距进行控制，所以该摄像机的部分功 能应该归属于本系统的控制单元。通过改造，将摄像机的直流电机更改为直流步 进电机，通过对镜头电机驱动器发送脉冲来精确控制镜头焦距的改变。所述镜头 电机驱动器采用型号为M202A的步进电机驱动器。参见附图2、附图3,实施例中，所述的系统控制单元的云镜解码卡，是本 摄像系统的核心部件，它包括控制电路和控制端口，控制电路由型号为87C51 的微处理器芯片U01构成，也可以釆用其它类似系列的微处理器芯片。所述控制 端口包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维精确定位技术的大型户外摄像系统，包括摄像机、重型数字云台、系统控制单元、信号采集单元及电源；其中摄像机安装在重型数字云台上，由数字云台带动完成摄像机的水平转角或／和垂直仰角的改变；所述系统控制单元、信号采集单元及电源安装于基站控制箱内；其特征在于：　所述重型数字云台的水平转角驱动电机和垂直仰角驱动电机采用步进电机；　所述摄像机的焦距驱动电机采用步进电机；　所述系统控制单元包括：云镜解码卡、镜头电机驱动器、云台电机驱动器；　所述信号采集单元包 括ＩＰ处理模块及摄像机镜头；　其中：云镜解码卡包括控制电路、控制端口和通讯端口，其中控制电路通过云镜控制端口（ＪＰ５）连接镜头电机驱动器及云台电机驱动器，完成对云台水平转角驱动电机和垂直仰角驱动电机以及镜头焦距的驱动电机的控制，并将控 制信息记录，然后通过串口通讯模块及串通讯端口连接ＩＰ处理模块进行远程发送，并通过ＩＰ处理模块、串通讯端口及串口通讯模块接收远程的控制信息；控制电路通过镜头控制端口（ＪＰ３）连接摄像机的光圈和聚焦控制端，完成对镜头光圈及聚焦的控制；控制电路还通过光电耦合器构成的限位控制端口分别接收重型云台步进电机及镜头焦距驱动电机的起、始点位置开关信号；ＩＰ处理模块接收摄像机的视频信号，压缩后向远程发送。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀祥，
申请(专利权)人：陈秀祥，
类型：实用新型
国别省市：85