摄像头稳定跟踪装置及方法
摄像头稳定跟踪装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置及方法，该装置包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上。摄像头稳定跟踪装置同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
【专利说明】摄像头稳定跟踪装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机控制【技术领域】，特别涉及一种摄像头稳定跟踪装置及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，通常采用摄像头跟踪装置实现对海上目标探测、跟踪、识别和监视。现有的摄像头跟踪装置采用专用的图像采集处理装置对目标进行图像处理，同时还需要特殊的伺服系统进行摄像头方位、俯仰运动驱动控制，因此，具有通用性差、复杂度高、体积大、成本高的局限性，不适用船舶运动载体对海上目标跟踪、识别、监视。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点，而且还能够精确的对目标物体进行跟踪、识别和监视。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上；
[0006]所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路；
[0007]所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路；
[0008]所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。
[0009]优选的，还包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
[0010]优选的，还包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
[0011]优选的，所述计算机的第三输入接口为PCI接口、PC1-E接口或USB接口。
[0012]本发明还提供一种应用上述摄像头稳定跟踪装置进行摄像头稳定跟踪的方法，包括以下步骤:
[0013]SI，所述摄像头瞄准监控区域，所述计算机获取当前时刻的下列变量值:所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角、陀螺船位信息以及监控区域内目标图像位置值；
[0014]S2，所述计算机基于多变量控制算法对所述目标图像位置值、所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角和所述陀螺船位信息进行计算，产生控制信号；
[0015]S3，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正，使所述摄像头有效跟踪、识别和监视目标物体。
[0016]优选的，SI中，所述计算机获取监控区域内目标图像位置值具体为:
[0017]S1-1，所述摄像头按瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到所述摄像头；
[0018]S1-2，所述图像采集器采集成像到所述摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机；
[0019]S1-3，所述计算机对所述数字图像信号预处理后实时解算，获取所述监控区域内目标图像位置值。
[0020]优选的，S1-3中，所述预处理方法为速率差自动修正以及限速率数据预处理方法。
[0021]优选的，所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台，所述摄像头安装平台分别连接所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；
[0022]SI中，所述计算机获取所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角具体为:
[0023]所述计算机通过所述方位角编码器采集所述方位旋转驱动电机的方位角，以及，所述计算机通过所述俯仰角编码器采集所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角；所述计算机通过所述方位旋转驱动电机的方位角推算出所述摄像头的方位角，所述计算机通过所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角推算出所述摄像头的俯仰角；
[0024]S3中，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正具体为:
[0025]所述计算机将所述控制信号分别发送给所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；所述方位旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的方位角，所述俯仰旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的俯仰角。
[0026]本发明的有益效果如下:
[0027]本发明提供的摄像头稳定跟踪装置，同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明进行详细说明:
[0030]如图1所示，本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；
[0031]所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路；
[0032]所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路；
[0033]所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。其中，计算机的第三输入接口包括但不限于PCI接口、PC1-E接口或USB接□。
[0034]为增加计算机的控制精度，还可以包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
[0035]为增强人机交互功能，提高本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的便利性，还可以包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
[0036]本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的工作过程为:
[0037]计算机获取多个变量的值，然后通过多变量控制算法解算出控制信号，通过控制信号控制方位旋转驱动电机和俯仰旋转驱动电机的转动，方位旋转驱动电机和俯仰旋转驱动电机的转动直接控制摄像头安装平台的方位角变化和俯仰角变化，又由于摄像头固定安装在摄像头安装平台上，所以，摄像头安装平台的方位角变化和俯仰角变化直接控制了摄像头的方位角变化和俯仰角变化，最终实现了通过改变摄像头的方位角和俯仰角，使摄像头不断瞄准目标物体，实现对目标物体跟踪、识别和监视的目的。
[0038]本发明中，以计算机获取4个变量而产生控制信号为例，这4个变量分别为:
[0039](一 )方位旋转驱动电机的方位角
[0040]方位角编码器采集方位旋转驱动电机的角度值，并上传给计算机。
[0041 ] (二)俯仰旋转驱动电机的俯仰角
[0042]俯仰角编码器采集俯仰旋转驱动电机的角度值，并上传给计算机
[0043](三)目标图像位置值
[0044]计算机通过以下方式获取目标图像位置值:
[0045]SI，摄像头按一定的俯仰角和方位角固定后瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到摄像头；
[0046]S2，图像采集器采集成像到摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机；
[0047]S3，计算机对该数字图像信号进行分析处理，获取目标图像位置值；
[0048]具体的，计算机对该数字图像信号预处理后进行实时解算，获取目标图像坐标信息即目标图像位置值。预处理方法可以为:速率差自动修正以及限速率数据预处理。通过上述方法，可以有效的提取目标图像位置值，即使在恶劣的环境下，当目标短时消失时，也能有效对目标跟踪。
[0049](四)陀螺船位信息
[0050]陀螺仪固定安装在舰船本体上，采集陀螺船位信息并上传给计算机。
[0051]应用陀螺技术，通过对陀螺信息处理，增大对船舶摇摆的抗"干扰”能力，增加摄像头安装平台稳定性，使摄像头安装平台具有低速稳定跟踪性能。
[0052]综上所述，本发明提供的摄像头稳定跟踪装置，同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
[0053]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上； 所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路； 所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路； 所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。
2.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，还包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
3.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，还包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
4.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，所述计算机的第三输入接口为PCI接口、PC1-E接口或USB接口。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述摄像头稳定跟踪装置进行摄像头稳定跟踪的方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，所述摄像头瞄准监控区域，所述计算机获取当前时刻的下列变量值:所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角、陀螺船位信息以及监控区域内目标图像位置值； S2，所述计算机基于多变量控制算法对所述目标图像位置值、所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角和所述陀螺船位信息进行计算，产生控制信号； S3，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正，使所述摄像头有效跟踪、识别和监视目标物体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，SI中，所述计算机获取监控区域内目标图像位置值具体为: S1-1，所述摄像头按瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到所述摄像头； S1-2，所述图像采集器采集成像到所述摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机； S1-3，所述计算机对所述数字图像信号预处理后实时解算，获取所述监控区域内目标图像位置值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S1-3中，所述预处理方法为速率差自动修正以及限速率数据预处理方法。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台，所述摄像头安装平台分别连接所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机； Si中，所述计算机获取所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角具体为: 所述计算机通过所述方位角编码器采集所述方位旋转驱动电机的方位角，以及，所述计算机通过所述俯仰角编码器采集所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角；所述计算机通过所述方位旋转驱动电机的方位角推算出所述摄像头的方位角，所述计算机通过所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角推算出所述摄像头的俯仰角； S3中，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正具体为: 所述计算机将所述控制信号分别发送给所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；所述方位旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的方位角，所述俯仰旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的俯仰角。
【文档编号】G05D3/12GK104281158SQ201310284446
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】杨军, 夏俊伟 申请人:北京顶亮科技有限公司
【专利摘要】本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置及方法，该装置包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上。摄像头稳定跟踪装置同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
【专利说明】摄像头稳定跟踪装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机控制【技术领域】，特别涉及一种摄像头稳定跟踪装置及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，通常采用摄像头跟踪装置实现对海上目标探测、跟踪、识别和监视。现有的摄像头跟踪装置采用专用的图像采集处理装置对目标进行图像处理，同时还需要特殊的伺服系统进行摄像头方位、俯仰运动驱动控制，因此，具有通用性差、复杂度高、体积大、成本高的局限性，不适用船舶运动载体对海上目标跟踪、识别、监视。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点，而且还能够精确的对目标物体进行跟踪、识别和监视。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上；
[0006]所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路；
[0007]所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路；
[0008]所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。
[0009]优选的，还包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
[0010]优选的，还包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
[0011]优选的，所述计算机的第三输入接口为PCI接口、PC1-E接口或USB接口。
[0012]本发明还提供一种应用上述摄像头稳定跟踪装置进行摄像头稳定跟踪的方法，包括以下步骤:
[0013]SI，所述摄像头瞄准监控区域，所述计算机获取当前时刻的下列变量值:所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角、陀螺船位信息以及监控区域内目标图像位置值；
[0014]S2，所述计算机基于多变量控制算法对所述目标图像位置值、所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角和所述陀螺船位信息进行计算，产生控制信号；
[0015]S3，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正，使所述摄像头有效跟踪、识别和监视目标物体。
[0016]优选的，SI中，所述计算机获取监控区域内目标图像位置值具体为:
[0017]S1-1，所述摄像头按瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到所述摄像头；
[0018]S1-2，所述图像采集器采集成像到所述摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机；
[0019]S1-3，所述计算机对所述数字图像信号预处理后实时解算，获取所述监控区域内目标图像位置值。
[0020]优选的，S1-3中，所述预处理方法为速率差自动修正以及限速率数据预处理方法。
[0021]优选的，所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台，所述摄像头安装平台分别连接所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；
[0022]SI中，所述计算机获取所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角具体为:
[0023]所述计算机通过所述方位角编码器采集所述方位旋转驱动电机的方位角，以及，所述计算机通过所述俯仰角编码器采集所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角；所述计算机通过所述方位旋转驱动电机的方位角推算出所述摄像头的方位角，所述计算机通过所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角推算出所述摄像头的俯仰角；
[0024]S3中，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正具体为:
[0025]所述计算机将所述控制信号分别发送给所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；所述方位旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的方位角，所述俯仰旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的俯仰角。
[0026]本发明的有益效果如下:
[0027]本发明提供的摄像头稳定跟踪装置，同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明进行详细说明:
[0030]如图1所示，本发明提供一种摄像头稳定跟踪装置，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；
[0031]所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路；
[0032]所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路；
[0033]所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。其中，计算机的第三输入接口包括但不限于PCI接口、PC1-E接口或USB接□。
[0034]为增加计算机的控制精度，还可以包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
[0035]为增强人机交互功能，提高本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的便利性，还可以包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
[0036]本发明提供的摄像头稳定跟踪装置的工作过程为:
[0037]计算机获取多个变量的值，然后通过多变量控制算法解算出控制信号，通过控制信号控制方位旋转驱动电机和俯仰旋转驱动电机的转动，方位旋转驱动电机和俯仰旋转驱动电机的转动直接控制摄像头安装平台的方位角变化和俯仰角变化，又由于摄像头固定安装在摄像头安装平台上，所以，摄像头安装平台的方位角变化和俯仰角变化直接控制了摄像头的方位角变化和俯仰角变化，最终实现了通过改变摄像头的方位角和俯仰角，使摄像头不断瞄准目标物体，实现对目标物体跟踪、识别和监视的目的。
[0038]本发明中，以计算机获取4个变量而产生控制信号为例，这4个变量分别为:
[0039](一 )方位旋转驱动电机的方位角
[0040]方位角编码器采集方位旋转驱动电机的角度值，并上传给计算机。
[0041 ] (二)俯仰旋转驱动电机的俯仰角
[0042]俯仰角编码器采集俯仰旋转驱动电机的角度值，并上传给计算机
[0043](三)目标图像位置值
[0044]计算机通过以下方式获取目标图像位置值:
[0045]SI，摄像头按一定的俯仰角和方位角固定后瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到摄像头；
[0046]S2，图像采集器采集成像到摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机；
[0047]S3，计算机对该数字图像信号进行分析处理，获取目标图像位置值；
[0048]具体的，计算机对该数字图像信号预处理后进行实时解算，获取目标图像坐标信息即目标图像位置值。预处理方法可以为:速率差自动修正以及限速率数据预处理。通过上述方法，可以有效的提取目标图像位置值，即使在恶劣的环境下，当目标短时消失时，也能有效对目标跟踪。
[0049](四)陀螺船位信息
[0050]陀螺仪固定安装在舰船本体上，采集陀螺船位信息并上传给计算机。
[0051]应用陀螺技术，通过对陀螺信息处理，增大对船舶摇摆的抗"干扰”能力，增加摄像头安装平台稳定性，使摄像头安装平台具有低速稳定跟踪性能。
[0052]综上所述，本发明提供的摄像头稳定跟踪装置，同时获取方位旋转驱动电机的方位角、俯仰旋转驱动电机的俯仰角、目标图像位置值和陀螺船位信息四个变量后，采用计算机多变量控制算法以及多反馈控制方法产生控制信号，从而对摄像头安装平台方位角和俯仰角进行闭环的运动校正，达到摄像头对目标物体有效跟踪、识别和监视的目的。还具有结构简单、体积小、通用性强和成本低的优点。
[0053]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，包括摄像头、摄像头安装平台、方位旋转驱动电机、俯仰旋转驱动电机、方位角编码器、俯仰角编码器、图像采集器和计算机；所述摄像头安装在所述摄像头安装平台上； 所述计算机的第一输出接口与所述方位旋转驱动电机的输入接口连接，所述方位旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的方位轴连接，所述方位旋转驱动电机的第二输出接口通过所述方位角编码器反馈连接到所述计算机的第一输入接口形成平台方位角反馈控制回路； 所述计算机的第二输出接口与所述俯仰旋转驱动电机的输入接口连接，所述俯仰旋转驱动电机的第一输出接口与所述摄像头安装平台的俯仰轴连接，所述俯仰旋转驱动电机的第二输出接口通过所述俯仰角编码器反馈连接到所述计算机的第二输入接口形成平台俯仰角反馈控制回路； 所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台上；所述图像采集器安装在所述摄像头的成像光路上，所述图像采集器的输出端连接到所述计算机的第三输入接口形成摄像头反馈控制回路。
2.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，还包括陀螺仪；所述陀螺仪固定安装在舰船的船体上，所述陀螺仪的输出接口连接到所述计算机的第四输入接口。
3.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，还包括图像显示器；所述图像显示器的输入接口与所述计算机的第三输出接口连接。
4.根据权利要求1所述的摄像头稳定跟踪装置，其特征在于，所述计算机的第三输入接口为PCI接口、PC1-E接口或USB接口。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述摄像头稳定跟踪装置进行摄像头稳定跟踪的方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，所述摄像头瞄准监控区域，所述计算机获取当前时刻的下列变量值:所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角、陀螺船位信息以及监控区域内目标图像位置值； S2，所述计算机基于多变量控制算法对所述目标图像位置值、所述摄像头方位角、所述摄像头俯仰角和所述陀螺船位信息进行计算，产生控制信号； S3，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正，使所述摄像头有效跟踪、识别和监视目标物体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，SI中，所述计算机获取监控区域内目标图像位置值具体为: S1-1，所述摄像头按瞄准监控区域，监控区域的图像以模拟图像信号的格式成像到所述摄像头； S1-2，所述图像采集器采集成像到所述摄像头的模拟图像信号，并将该模拟图像信号转化为数字图像信号后，传输给计算机； S1-3，所述计算机对所述数字图像信号预处理后实时解算，获取所述监控区域内目标图像位置值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S1-3中，所述预处理方法为速率差自动修正以及限速率数据预处理方法。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述摄像头固定安装在所述摄像头安装平台，所述摄像头安装平台分别连接所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机； Si中，所述计算机获取所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角具体为: 所述计算机通过所述方位角编码器采集所述方位旋转驱动电机的方位角，以及，所述计算机通过所述俯仰角编码器采集所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角；所述计算机通过所述方位旋转驱动电机的方位角推算出所述摄像头的方位角，所述计算机通过所述俯仰旋转驱动电机的俯仰角推算出所述摄像头的俯仰角； S3中，所述计算机根据所述控制信号对所述摄像头方位角和所述摄像头俯仰角进行闭环的运动校正具体为: 所述计算机将所述控制信号分别发送给所述方位旋转驱动电机和所述俯仰旋转驱动电机；所述方位旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的方位角，所述俯仰旋转驱动电机转动而调整所述摄像头的俯仰角。
【文档编号】G05D3/12GK104281158SQ201310284446
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】杨军, 夏俊伟 申请人:北京顶亮科技有限公司
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