[發明專利]攝像頭穩定跟蹤裝置及方法

在審

• 申請號: 201310284446.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104281158A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 楊軍;夏俊偉
• 申請（專利權）人: 北京頂亮科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本發明屬于計算機控制技術領域，特別涉及一種攝像頭穩定跟蹤裝置及方法。

背景技術

現有技術中，通常采用攝像頭跟蹤裝置實現對海上目標探測、跟蹤、識別和監視。現有的攝像頭跟蹤裝置采用專用的圖像采集處理裝置對目標進行圖像處理，同時還需要特殊的伺服系統進行攝像頭方位、俯仰運動驅動控制，因此，具有通用性差、復雜度高、體積大、成本高的局限性，不適用船舶運動載體對海上目標跟蹤、識別、監視。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種攝像頭穩定跟蹤裝置，具有結構簡單、體積小、通用性強和成本低的優點，而且還能夠精確的對目標物體進行跟蹤、識別和監視。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種攝像頭穩定跟蹤裝置，包括攝像頭、攝像頭安裝平臺、方位旋轉驅動電機、俯仰旋轉驅動電機、方位角編碼器、俯仰角編碼器、圖像采集器和計算機；所述攝像頭安裝在所述攝像頭安裝平臺上；

所述計算機的第一輸出接口與所述方位旋轉驅動電機的輸入接口連接，所述方位旋轉驅動電機的第一輸出接口與所述攝像頭安裝平臺的方位軸連接，所述方位旋轉驅動電機的第二輸出接口通過所述方位角編碼器反饋連接到所述計算機的第一輸入接口形成平臺方位角反饋控制回路；

所述計算機的第二輸出接口與所述俯仰旋轉驅動電機的輸入接口連接，所述俯仰旋轉驅動電機的第一輸出接口與所述攝像頭安裝平臺的俯仰軸連接，所述俯仰旋轉驅動電機的第二輸出接口通過所述俯仰角編碼器反饋連接到所述計算機的第二輸入接口形成平臺俯仰角反饋控制回路；

所述攝像頭固定安裝在所述攝像頭安裝平臺上；所述圖像采集器安裝在所述攝像頭的成像光路上，所述圖像采集器的輸出端連接到所述計算機的第三輸入接口形成攝像頭反饋控制回路。

優選的，還包括陀螺儀；所述陀螺儀固定安裝在艦船的船體上，所述陀螺儀的輸出接口連接到所述計算機的第四輸入接口。

優選的，還包括圖像顯示器；所述圖像顯示器的輸入接口與所述計算機的第三輸出接口連接。

優選的，所述計算機的第三輸入接口為PCI接口、PCI-E接口或USB接口。

本發明還提供一種應用上述攝像頭穩定跟蹤裝置進行攝像頭穩定跟蹤的方法，包括以下步驟：

S1，所述攝像頭瞄準監控區域，所述計算機獲取當前時刻的下列變量值：所述攝像頭方位角、所述攝像頭俯仰角、陀螺船位信息以及監控區域內目標圖像位置值；

S2，所述計算機基于多變量控制算法對所述目標圖像位置值、所述攝像頭方位角、所述攝像頭俯仰角和所述陀螺船位信息進行計算，產生控制信號；

S3，所述計算機根據所述控制信號對所述攝像頭方位角和所述攝像頭俯仰角進行閉環的運動校正，使所述攝像頭有效跟蹤、識別和監視目標物體。

優選的，S1中，所述計算機獲取監控區域內目標圖像位置值具體為：

S1-1，所述攝像頭按瞄準監控區域，監控區域的圖像以模擬圖像信號的格式成像到所述攝像頭；

S1-2，所述圖像采集器采集成像到所述攝像頭的模擬圖像信號，并將該模擬圖像信號轉化為數字圖像信號后，傳輸給計算機；

S1-3，所述計算機對所述數字圖像信號預處理后實時解算，獲取所述監控區域內目標圖像位置值。

優選的，S1-3中，所述預處理方法為速率差自動修正以及限速率數據預處理方法。

優選的，所述攝像頭固定安裝在所述攝像頭安裝平臺，所述攝像頭安裝平臺分別連接所述方位旋轉驅動電機和所述俯仰旋轉驅動電機；

S1中，所述計算機獲取所述攝像頭方位角和所述攝像頭俯仰角具體為：

所述計算機通過所述方位角編碼器采集所述方位旋轉驅動電機的方位角，以及，所述計算機通過所述俯仰角編碼器采集所述俯仰旋轉驅動電機的俯仰角；所述計算機通過所述方位旋轉驅動電機的方位角推算出所述攝像頭的方位角，所述計算機通過所述俯仰旋轉驅動電機的俯仰角推算出所述攝像頭的俯仰角；

S3中，所述計算機根據所述控制信號對所述攝像頭方位角和所述攝像頭俯仰角進行閉環的運動校正具體為：

所述計算機將所述控制信號分別發送給所述方位旋轉驅動電機和所述俯仰旋轉驅動電機；所述方位旋轉驅動電機轉動而調整所述攝像頭的方位角，所述俯仰旋轉驅動電機轉動而調整所述攝像頭的俯仰角。

本發明的有益效果如下：