基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及廣播電視電影器材領(lǐng)域，特別是一種基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的技術(shù)中，已有利用測(cè)距傳感器及視頻目標(biāo)跟蹤進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的設(shè)備，但 需要手工校準(zhǔn)攝影機(jī)視場(chǎng)角，無(wú)法利用鏡頭焦距計(jì)算攝影機(jī)的視場(chǎng)角，因此無(wú)法應(yīng)用于變 焦鏡頭上，造成測(cè)距儀跟隨目標(biāo)不夠精準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，云臺(tái)的安裝位置與攝影機(jī)的光軸在水 平方向或垂直方向有一定的的位置偏差，現(xiàn)有的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦無(wú)法根據(jù)目 標(biāo)與焦平面的垂直距離自動(dòng)修正水平或者垂直方向的位置偏差。
[0003] 因此，亟需一種具有自動(dòng)計(jì)算攝影機(jī)視場(chǎng)角、無(wú)需校準(zhǔn)、操作簡(jiǎn)單的基于視頻目標(biāo) 跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種具有自動(dòng)計(jì)算攝影機(jī)視場(chǎng)角、無(wú)需校準(zhǔn)、操作簡(jiǎn)單的基 于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：提供一種基于視頻目標(biāo)跟蹤的自 動(dòng)跟焦裝置，包括：
[0006] 可繞水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)；
[0007] 用于驅(qū)動(dòng)所述云臺(tái)繞水平方向與垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)電機(jī)，所述云臺(tái)電機(jī)一般為 步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；
[000引用于實(shí)時(shí)測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)距離的測(cè)距傳感器，所述測(cè)距傳感器安裝于所述云臺(tái)上； 所述測(cè)距傳感器是指激光測(cè)距傳感器或超聲波測(cè)距傳感器，尤其指測(cè)量頻率在50化及W 上，測(cè)量誤差在5cm及W內(nèi)的高速測(cè)距儀；
[0009] 用于驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電機(jī)的云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0010] 用于接收攝影機(jī)的視頻信號(hào)，并輸出給視頻終端的視頻采集卡，尤其指SDI或 HDffl視頻信號(hào)轉(zhuǎn)USB視頻信號(hào)的視頻采集卡；
[0011] 預(yù)裝有視頻目標(biāo)跟蹤軟件、并用于接收視頻采集卡的視頻信號(hào)，并輸出所跟蹤的 目標(biāo)相對(duì)于圖像的坐標(biāo)值的視頻終端；
[0012] 鏡頭電機(jī)，包括兩個(gè)鏡頭電機(jī)，分別用于驅(qū)動(dòng)鏡頭對(duì)焦圈和變焦圈的第一鏡頭電 機(jī)和第二鏡頭電機(jī)；
[0013] 用于驅(qū)動(dòng)所述第一鏡頭電機(jī)和第二鏡頭電機(jī)的鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0014] 用于接收所述測(cè)距傳感器輸出的距離值及所述視頻終端輸出的目標(biāo)坐標(biāo)值，控制 所述云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及所述鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主控器。
[0015] 所述攝影機(jī)的水平視場(chǎng)角0可由W下公式推導(dǎo)；tan(0/2) = (L/2)/f
[0016] 0=2*arctan((L/2)/f)
[0017] 其中0表示所述攝影機(jī)的水平視場(chǎng)角，L表示所述攝影機(jī)感光巧片水平寬度，f表 示所述攝影機(jī)鏡頭焦距，同理，可W計(jì)算出攝影機(jī)垂直視場(chǎng)角。
[001引所述第二鏡頭電機(jī)為帶閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電機(jī)，所述鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可檢測(cè)所述 第二鏡頭電機(jī)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、所述第二鏡頭電機(jī)齒輪與鏡頭齒輪曬合，也就可檢測(cè)到變 焦圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)于所述主控器的鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)角度與鏡頭變焦圈刻度對(duì)應(yīng)關(guān) 系，可計(jì)算出鏡頭當(dāng)前的焦距。
[0019] 所述視頻目標(biāo)跟蹤軟件輸出目標(biāo)坐標(biāo)值，結(jié)合所述水平視場(chǎng)角及垂直視場(chǎng)角，所 述主控器可控制所述測(cè)距傳感器精確跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
[0020] 所述云臺(tái)安裝于所述攝影機(jī)上邊或者下邊，所述攝影機(jī)的光軸與所述測(cè)距傳感器 指向視頻坐標(biāo)中屯、點(diǎn)時(shí)的光軸會(huì)形成一定的夾角1，推導(dǎo)公式為：
[0021] it 1 = arctan (d2/dl)
[0022] 其中d2為所述測(cè)距傳感器的原點(diǎn)到所述攝影機(jī)光軸的垂直距離，dl為所述測(cè)距 傳感器原點(diǎn)與垂直于所述攝影機(jī)光軸且目標(biāo)所在的平面的垂直距離。
[0023] d2是跟焦裝置的固有值，dl可由W下公式推導(dǎo)：
[0024] H1=L1?sin 01，肥 >H1，
[0025] L2=Ll/cos 01，
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，包括： 可繞水平方向和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)； 用于驅(qū)動(dòng)所述云臺(tái)繞水平方向與垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)電機(jī)；用于驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電機(jī)的云臺(tái) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器； 用于實(shí)時(shí)測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)距離的測(cè)距傳感器，所述測(cè)距傳感器安裝于所述云臺(tái)上； 用于接收攝影機(jī)的視頻信號(hào)，并輸出給視頻終端的視頻采集卡； 預(yù)裝有視頻目標(biāo)跟蹤軟件、并用于接收視頻采集卡的視頻信號(hào)，并輸出所跟蹤的目標(biāo) 相對(duì)于圖像的坐標(biāo)值的視頻終端； 鏡頭電機(jī)，包括兩個(gè)鏡頭電機(jī)，分別用于驅(qū)動(dòng)鏡頭對(duì)焦圈和變焦圈的第一鏡頭電機(jī)和 第二鏡頭電機(jī)； 用于驅(qū)動(dòng)所述第一鏡頭電機(jī)和第二鏡頭電機(jī)的鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器； 用于接收所述測(cè)距傳感器輸出的目標(biāo)距離值及所述視頻終端輸出的目標(biāo)坐標(biāo)值，控制 所述云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及所述鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主控器。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，所述攝影機(jī) 的水平視場(chǎng)角0可由以下公式推導(dǎo)：tan(0/2) = (L/2)/f 0 = 2 ?arctan((L/2)/f) 其中9表示所述攝影機(jī)的水平視場(chǎng)角，L表示所述攝影機(jī)感光芯片水平寬度，f表示所 述攝影機(jī)鏡頭焦距。 如權(quán)利要求2所述，依據(jù)同樣的方法，所述攝影機(jī)的垂直視場(chǎng)角可由以下公式推導(dǎo)：tan(|3 /2) = (H/2)/f 0=2?arctan((H/2)/f) 其中e表示所述攝影機(jī)的垂直視場(chǎng)角，H表示所述攝影機(jī)感光芯片垂直高度，f表示所 述攝影機(jī)鏡頭焦距。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，所述第二鏡 頭電機(jī)為帶閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電機(jī)，所述鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可檢測(cè)所述第二鏡頭電機(jī)齒輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)角度、所述第二鏡頭電機(jī)齒輪與鏡頭齒輪嚙合，也就可檢測(cè)到變焦圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并根據(jù) 預(yù)先存儲(chǔ)于所述主控器的鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)角度與鏡頭變焦圈刻度對(duì)應(yīng)關(guān)系，可計(jì)算出鏡頭當(dāng)前的 焦距。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，所述視頻目 標(biāo)跟蹤軟件輸出目標(biāo)坐標(biāo)值，結(jié)合所述水平視場(chǎng)角0及垂直視場(chǎng)角e，所述主控器可控制 所述測(cè)距傳感器精確跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，所述云臺(tái)安 裝于所述攝影機(jī)上邊或者下邊，所述攝影機(jī)的光軸與所述測(cè)距傳感器指向視頻坐標(biāo)中心點(diǎn) 時(shí)的光軸會(huì)形成一定的夾角步1，推導(dǎo)公式為： 邊I=arctan(d2/dl) 其中d2為所述測(cè)距傳感器的原點(diǎn)到所述攝影機(jī)光軸的垂直距離，dl為所述測(cè)距傳感 器原點(diǎn)與垂直于所述攝影機(jī)光軸且目標(biāo)所在的平面的垂直距離。 d2是跟焦裝置的固有值，dl可由以下公式推導(dǎo)： Hl=Ll?sin0H2 ^HL L2 =LI/cos0j
其中LI表示測(cè)距儀測(cè)量到的距離值 0 i表示測(cè)距傳感器指向目標(biāo)的直線與水平面的夾角 e :表示測(cè)距傳感器指向目標(biāo)的直線與垂直面的夾角。
6.如權(quán)利要求5所述的基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，其特征在于，所述視頻目 標(biāo)跟蹤軟件可以同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)。且可快速切換測(cè)距傳感器所指向的跟蹤目標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于視頻目標(biāo)跟蹤的自動(dòng)跟焦裝置，包括：云臺(tái)、云臺(tái)電機(jī)、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；用于實(shí)時(shí)測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)距離的測(cè)距傳感器，測(cè)距傳感器安裝于云臺(tái)上；用于接收攝影機(jī)的視頻信號(hào)，并輸出給視頻終端的視頻采集卡；預(yù)裝有視頻目標(biāo)跟蹤軟件、并用于接收視頻采集卡的視頻信號(hào)，并輸出所跟蹤的目標(biāo)相對(duì)于圖像的坐標(biāo)值的視頻終端；包括分別用于驅(qū)動(dòng)鏡頭對(duì)焦圈和變焦圈的第一鏡頭電機(jī)和第二鏡頭電機(jī)；用于驅(qū)動(dòng)第一鏡頭電機(jī)和第二鏡頭電機(jī)的鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；用于接收測(cè)距傳感器輸出的目標(biāo)距離值及視頻終端輸出的目標(biāo)坐標(biāo)值，控制云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主控器。本發(fā)明具有自動(dòng)計(jì)算攝影機(jī)視場(chǎng)角、無(wú)需校準(zhǔn)、操作簡(jiǎn)單。
【IPC分類】H04N5-232
【公開(kāi)號(hào)】CN104822020
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510147454
【發(fā)明人】徐紅兵, 何景川
【申請(qǐng)人】深圳市莫孚康技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日