摄像机云台姿态测试系统

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摄像机云台姿态测试系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于电子设备技术领域，特别是一种摄像机云台姿态测试系统。\n背景技术\n[0002] 摄像机云台姿态测试在很多领域都有涉及，诸如安防、监控、机器人视觉系统图像处理等。现有的机械的定位方法大多是用于监控和安防系统，其研究只针对PTZ监控摄像机，即只控制采集Pan(横摇)、Tilt(俯仰)和Zoom(焦距)三个指标，对于虚拟3D摄像机云台的复杂的机械手臂动作是完全不够的。虚拟3D合成领域现有的通用技术是通过人的肉眼观测、人为地控制虚拟物体的移动，这种方法虽然也能达到在实际拍摄中加插虚拟物体的目的，但是由于人眼分辨率的问题，难以保证其精度，导致的结果便是拍摄出的画面中虚拟物体显得很不真实。\n[0003] 中国发明专利CN103024276A公开了一种云台摄像机的定位、变焦方法，该方法不需要安装传感器，不需要对摄像机云台做机械改动，只需将拍摄画面上传至计算机做图像处理，但是该种方法不能识别出一些特殊图像，对于复杂图像处理需要时间较长，同步问题有待解决。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种高精度的摄像机云台姿态测试系统。\n[0005] 实现本发明目的的技术方案为：一种摄像机云台姿态测试系统，包括主控箱模块、摄像机云台系统模块、传感器模块和工作站；所述传感器模块设置在摄像机云台系统模块上，主控箱模块与传感器模块相连，控制传感器模块采集摄像机云台姿态信息，主控箱模块与工作站相连，解析工作站发出的同步信号，向工作站同步传输目标云台姿态信息。\n[0006] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明利用同步信号解析模块使主控箱与工作站实现同步传输数据，使图像合成过程不丢失一帧数据；(2)本发明利用多方位多角度传感器综合来测试机械手臂式云台的姿态信息，经过算法实现不同传感器之间的信息叠加处理；(3)本发明的高精度传感器使单个传感器静态精度达到0.001度、动态精度达到\n0.005度，对摄像机云台姿态实现高精度定位；(4)本发明的供电系统采用摄像机的12V直流电压供电，适用于不同的工作环境；(5)本发明小巧的主控箱模块固定安装于摄像机云台系统模块之上，更加利于复杂工作环境的拍摄。\n附图说明：\n[0007] 图1是本发明的摄像机云台姿态测试系统原理图。\n[0008] 图2是本发明的摄像机云台系统模块的结构图。\n[0009] 图3是本发明的主控箱模块的结构示意图。\n[0010] 图4是本发明的主控电路板组成结构图。\n具体实施方式：\n[0011] 结合图1，本发明的一种摄像机云台姿态测试系统，包括主控箱模块1、摄像机云台系统模块2、传感器模块3和工作站4；所述传感器模块设置在摄像机云台系统模块2上，主控箱模块1与传感器模块3相连，控制传感器模块3采集摄像机云台姿态信息，主控箱模块1与工作站4相连，解析工作站4发出的同步信号，向工作站4同步传输目标云台姿态信息。\n[0012] 结合图2、图3和图4，所述摄像机云台系统模块2包括摄像机2‐2、摄像机云台2‐3、云台摇臂2‐4和云台脚架2‐5，云台摇臂2‐4的底端设置在云台脚架2‐5上，摄像机云台2‐3设置在云台摇臂2‐4的顶端，摄像机2‐2设置在摄像机云台上；所述主控箱模块1包括主控电路板5、电压转换模块6和同步信号解析模块7；所述主控电路板5包括主控芯片模块5‐1、传感器采集模块5‐2，所述主控芯片模块5‐1控制传感器采集模块5‐2采集传感器信息；摄像机云台系统模块2中的摄像机2‐2与主控箱模块1中的电压转换模块6相连，摄像机2‐2输出的直流电压经过电压转换模块6转换后为主控箱模块1和传感器模块3供电；同步信号解析模块7的输入端与工作站4的输出端相连，同步信号解析模块7的输出端与主控电路板5相连，对同步信号进行解析与锁存后向主控电路板5发送传输数据指令，主控电路板5的输出端与工作站4相连，将目标云台姿态信息传输给工作站4。\n[0013] 所述传感器模块3包括第一传感器3‐1、第二传感器3‐2、第三传感器3‐3、第四传感器3‐4、第五传感器3‐5和第六传感器3‐6，上述6个传感器的输出端均与传感器采集模块5‐2连接；所述第一传感器3‐1和第二传感器3‐2均通过3D打印的齿轮啮合于摄像机2‐2的摄像机镜头2‐1上，用于测试摄像机2‐2的焦点与焦距；所述第三传感器3‐3设置在摄像机云台2‐\n3内部，用于测量摄像机云台2‐3横摇；所述第四传感器3‐4设在摄像机云台边侧，用于测量摄像机云台的俯仰，所述第五传感器3‐5设置在云台摇臂上，用于测量云台摇臂的俯仰；所述第六传感器3‐6设置在云台脚架内，用于测量云台脚架的横摇。\n[0014] 6个传感器均通过航空头与传感器采集模块5‐2连接。\n[0015] 所述第一传感器3‐1和第二传感器3‐2均为基于差分信号传输的传感器，所述第三传感器3‐3为绝对式光电传感器，所述第四传感器3‐4和第五传感器3‐5均为罗盘传感器，所述第六传感器3‐6为基于SSI传输协议的传感器。\n[0016] 所述同步信号解析模块7采用的芯片是CPLD复杂可编程逻辑器件。\n[0017] 所述摄像机2‐2输出的直流电压为12V直流电压。\n[0018] 所述主控箱模块1与工作站4通过串行接口连接。\n[0019] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。\n[0020] 实施例1\n[0021] 结合图1，一种摄像机云台姿态测试系统，包括主控箱模块1、摄像机云台系统模块\n2、传感器模块3和工作站4，其中：传感器模块3与摄像机云台系统模块2连接，主控箱模块1与传感器模块3串联控制采集摄像机云台姿态信息，主控箱模块1与工作站4串联传输目标云台姿态信息。\n[0022] 主控箱模块1包括主控电路板5、电压转换模块6和同步信号解析模块7，其中电压转换模块6与主控电路板5和同步信号解析模块7连接以提供工作电压，同步信号解析模块7与主控电路板5连接以提供同步信号。\n[0023] 结合图2，摄像机云台系统模块2包括：摄像机镜头2-1、摄像机2-2、摄像机云台2-\n3、云台摇臂2-4和云台脚架2-5，其中云台脚架2-5设置在地面上，云台摇臂2-4底端安装于云台脚架2-5上，可实现0～360度横摇和0～90度俯摇，摄像机云台2-3安装于云台摇臂2-4顶端，可实现0～360度横摇和0～90度俯摇，摄像机2-1安装于摄像机云台2-3上，摄像机镜头2-1安装于摄像机2-2上，可实现焦点与焦距的推拉。\n[0024] 电压转换模块6与摄像机云台模块2的摄像机2-2相连将摄像机云台模块2提供的\n12V直流电压转换为主控电路板5和传感器模块3所需的工作电压。\n[0025] 结合图3，同步信号解析模块7与工作站4相连用于分离出工作站4发出的视频信号中的同步信号并向主控电路板发出向工作站4同步发送摄像机云台姿态信息的信号。\n[0026] 结合图4，主控电路板5包括主控芯片模块5‐1、传感器采集模块5‐2，其中主控芯片模块5‐1与传感器采集模块5‐2连接控制采集传感器信息。\n[0027] 传感器模块3包括第一传感器3‐1、第二传感器3‐2、第三传感器3‐3、第四传感器3‐\n4、第五传感器3‐5和第六传感器3‐6，上述6个传感器的输出端均通过航空头与传感器采集模块5‐2连接；所述第一传感器3‐1和第二传感器3‐2均通过3D打印的齿轮啮合于摄像机2‐2的摄像机镜头2‐1上，用于测试摄像机2‐2的焦点与焦距；所述第三传感器3‐3设置在摄像机云台2‐3内部，用于测量摄像机云台2‐3横摇；所述第四传感器3‐4设在摄像机云台边侧，用于测量摄像机云台的俯仰，所述第五传感器3‐5设置在云台摇臂上，用于测量云台摇臂的俯仰；所述第六传感器3‐6设置在云台脚架内，用于测量云台脚架的横摇。\n[0028] 第一传感器3‐1、第二传感器3‐2为基于差分信号传输的增量式光电传感器，第三传感器3‐3为18位绝对式光电传感器，第四传感器3‐4和第五传感器3‐5均为基于三陀螺仪修正的罗盘传感器，第六传感器3‐6为基于SSI传输协议的传感器。\n[0029] 上电后，电压转换模块6将摄像机2‐2的12V电压转换成各模块的工作电压，各模块开始工作，摄像机云台系统模块2组成的机械手臂在动作的过程中，各模块的数据会发生变化，此变化被安装于其上的传感器模块3感受到并被主控箱1中的主控电路板5控制采集，主控电路板5对传感器模块3的数据进行处理后根据Free‐d协议打包成工作站4所需格式，待接收到同步信号解析模块7发出的同步传输数据指令后，向工作站4发送云台姿态信息，工作站4根据云台姿态信息合成虚拟3D图像。\n[0030] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。