專利名稱：遠程戶外監(jiān)控裝置及自動監(jiān)測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型戶外監(jiān)控裝置領(lǐng)域，特別涉及一種遠程戶外監(jiān)控裝置及自 動監(jiān)測控制方法。 背景技木
隨著科技的進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，并且與地
理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合也是其發(fā)展的必然方向。許多大型戶外監(jiān)控工程(如森林 防火、邊防巡邏、海事偵測、機場安保、軍事保護、環(huán)保監(jiān)測等)，普遍采用高倍 攝像鏡頭加云臺作業(yè)的方式，以較少的前端設(shè)備監(jiān)控更廣的監(jiān)控面積。
大型戶外監(jiān)控工程最看重圖像質(zhì)量和目標(biāo)定位兩個指標(biāo)，有了清晰的圖像， 才能為系統(tǒng)的智能化應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)，不管是實時的監(jiān)看，還是基于視頻圖 像的智能識別，圖像的清晰度總是越高越好。
然而，由于戶外監(jiān)控受地形、環(huán)境、季節(jié)、氣候等因素的影響，加之目前監(jiān) 控系統(tǒng)的應(yīng)用水平受技術(shù)瓶頸的限制，監(jiān)控的視頻圖像不穩(wěn)定、圖像質(zhì)量普遍較 低、目標(biāo)定位誤差較大， 一些新的智能化應(yīng)用無法付諸實施，許多用戶的個性化 需求無法得到滿足。
目前市場上的同類產(chǎn)品，主要由戶外控制箱、云臺、攝像機構(gòu)成(見附圖5)， 其中，戶外控制箱包括電源、IP處理模塊、云臺解碼卡、云臺驅(qū)動器、溫控、加 熱器、風(fēng)扇等組成，攝像機包括高倍鏡頭、防護罩、溫感、加熱器、雨刮等。該 類型的產(chǎn)品，雖然可以實現(xiàn)對云臺水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角的控制，和獲取水平轉(zhuǎn) 角及垂直俯仰角的參數(shù)；但不能實現(xiàn)對鏡頭的智能控制，并且在運行過程中，鏡 頭的焦距是由鏡頭自動聚焦獲得，無法實現(xiàn)對鏡頭變焦的遠程自動控制，更不能 獲得實時的鏡頭焦距這一參數(shù)。
由于只能對云臺的水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角的參數(shù)進行預(yù)置和獲取，不能對鏡 頭焦距的參數(shù)進行預(yù)置和獲取，故視頻圖像的獲取由攝像機自動對焦而產(chǎn)生，各目標(biāo)監(jiān)測點的圖像并非同樣清楚，例如，對于同一角度不同景深的圖像，鏡頭自 動聚焦后同一角度不同景深的圖像使用了相同的焦距采集圖像，使得在同一角度 獲取的不同景深的圖像并非同樣清晰，如果該圖像直接用于精確的智能識別，將 會使圖像的智能識別出現(xiàn)無法識別和錯誤識別的情況，由此頻繁的產(chǎn)生報警錯誤。 同時，由于不能對鏡頭焦距的參數(shù)進行預(yù)置和獲取，使得目標(biāo)的精確定位成 為空談。由于目前的系統(tǒng)對當(dāng)前監(jiān)測位置的海撥高度、經(jīng)度、緯度已知，如在當(dāng) 前監(jiān)測位置的前提下，系統(tǒng)只能獲得的云臺的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，缺少實時 的鏡頭焦距，也就無法計算出當(dāng)前監(jiān)測位置到目標(biāo)位置的直線距離，也就無法與 GIS地圖的三維模型結(jié)合，利用空間三維函數(shù)測算出目標(biāo)位置的經(jīng)度、緯度和海 撥高度。
所以，目前市場上的同類型產(chǎn)品在解決目標(biāo)定位的問題上，采用了兩點虛擬 定位的方法，即需要實現(xiàn)某個目標(biāo)的定位時，由當(dāng)前監(jiān)測點獲取的相關(guān)參數(shù)結(jié)合 相鄰監(jiān)測點獲取的相關(guān)參數(shù)，虛擬推測出目標(biāo)的海撥高度、經(jīng)度、緯度。由于戶 外環(huán)境的相對復(fù)雜，高低錯落，加之同類型產(chǎn)品的精度不高，使得獲取的水平轉(zhuǎn) 角、垂直俯仰角本身就不精確，這樣使得虛擬推測出的目標(biāo)位置誤差較大。對于 一些面積較小只需要一套監(jiān)測設(shè)備即能解決問題的監(jiān)測點，目標(biāo)定位根本無從談 起。
綜上所述，由于不能獲取監(jiān)控范圍內(nèi)任意目標(biāo)的清晰圖像，也不能解決目標(biāo) 的精確定位問題，使得目前的遠程戶外監(jiān)控產(chǎn)品只能滿足戶外監(jiān)控的初級需求， 即只能監(jiān)看到監(jiān)控范圍的大概圖像，在需要目標(biāo)定位時，只能得出一個相對的位 置，甚至只能判斷目標(biāo)與監(jiān)測點的相對方位，而不能獲取目標(biāo)的準(zhǔn)確三維方位位 置。
如果要解決以上問題，就必須精確控制監(jiān)測點和目標(biāo)位置的三維參數(shù)，這就 要求前端監(jiān)控設(shè)備能有效控制，并且能夠獲取鏡頭的焦距、云臺的水平轉(zhuǎn)角、垂 直俯仰角這三個重要的參數(shù)。這樣，用戶可以根據(jù)監(jiān)測點的不同情況，預(yù)置鏡頭 的焦距、云臺的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角不同的參數(shù)，以保證監(jiān)測目標(biāo)能夠清晰成 像。然而目前在大型戶外遠程監(jiān)控裝置領(lǐng)域里還沒有這樣的裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是針對現(xiàn)有的遠程戶外監(jiān)控裝置存在的不足，提供一種能夠 清晰、準(zhǔn)確獲取目標(biāo)點視頻信息和三維坐標(biāo)參數(shù)的遠程戶外監(jiān)控裝置。
本發(fā)明的又一目的是針對現(xiàn)有的遠程戶外自動監(jiān)測控制方法存在的不足，提 供一種能夠清晰、準(zhǔn)確獲取目標(biāo)點異常情況，避免誤報，提高報警準(zhǔn)確率的自動 監(jiān)測控制方法。
本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置的目的是這樣實現(xiàn)的包括安裝在重型數(shù)字云臺上 的攝像機及鏡頭，設(shè)置在基站控制箱內(nèi)的IP視頻處理模塊，鏡頭與攝像機電信號 連接，攝像機與IP視頻處理模塊電信號連接，其特征在于所述基站控制箱內(nèi)還 設(shè)置有云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、云臺步進電機驅(qū)動器，云鏡解碼卡分 別與攝像機、IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、鏡頭步進電機驅(qū)動器電信 號連接，鏡頭步進電機驅(qū)動器與鏡頭電信號連接，重型數(shù)字云臺、攝像機、鏡頭、 IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器均與 設(shè)置在基站控制箱內(nèi)的電源電連接。
本發(fā)明遠程戶外自動監(jiān)測控制方法的目的是這樣實現(xiàn)的自動監(jiān)測控制方法 的步驟如下
a. 根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置與目標(biāo)監(jiān)測點之間的 空間差異，分別設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位，預(yù)置位通過設(shè)置遠程戶外監(jiān)控裝置 的鏡頭焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角形成，將各預(yù)置位串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡并保 存；
b. 前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置的鏡頭沿著監(jiān)測運行軌跡，自動掃
描；
c. 遠程戶外監(jiān)控裝置的IP視頻處理模塊對掃描采集的視頻信號進行壓縮編 碼，通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心；
d. 控制中心對接受的視頻信號進行圖像識別， 一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測點出現(xiàn)異常 情況，鏡頭鎖定目標(biāo)，并將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，放大目標(biāo)監(jiān)測點圖像， 用于進行再次圖像識別，情況屬實則系統(tǒng)自動觸發(fā)報警，情況不屬實，則系統(tǒng)自動歸位到掃描狀態(tài)，繼續(xù)按監(jiān)測運行軌跡掃描；
e. 鏡頭鎖定目標(biāo)后，同時遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡計算出鏡頭的水平 轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并根據(jù)鏡頭當(dāng)前的焦距計算出目標(biāo)距鏡頭的直線距離，通過 網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心；
f. 控制中心根據(jù)當(dāng)前監(jiān)控點的三維坐標(biāo)位置和鏡頭當(dāng)前的監(jiān)測距離、水平轉(zhuǎn) 角、垂直俯仰角，根據(jù)空間三角函數(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)即可實現(xiàn)目標(biāo)的精確定 位。
由于遠程戶外監(jiān)控裝置采用了上述方案，在遠程戶外監(jiān)控裝置的基站控制箱 內(nèi)設(shè)置有云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、云臺步進電機驅(qū)動器，云鏡解碼卡 分別與攝像機、IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、鏡頭電機驅(qū)動器電信號 連接，鏡頭電機驅(qū)動器與鏡頭電信號連接。采用步進電機驅(qū)動，有別于高速球等 攝像系統(tǒng)，它通過對步進電機預(yù)支器發(fā)送脈沖來控制云臺的水平旋轉(zhuǎn)、俯仰旋轉(zhuǎn) 和鏡頭的伸縮，可以精確控制云臺的水平轉(zhuǎn)角、垂直轉(zhuǎn)角，以及鏡頭焦距的調(diào)節(jié)。 采用云鏡解碼卡集成控制，云鏡解碼卡是本系統(tǒng)的控制中樞，集成了本系統(tǒng)的主 要控制功能，它可以解決系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與獲取問題，通過數(shù)字集成電路對云臺 的水平、垂直旋轉(zhuǎn)和鏡頭的變焦進行自動控制；此外，云鏡解碼卡還集成了視頻 切換、輔助設(shè)備控制、限位等功能，使前端基站的智能控制集約化。尤其是采用 云鏡解碼卡除了能夠?qū)υ婆_的水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角進行預(yù)置位設(shè)置之外，還能 夠?qū)︾R頭的焦距進行預(yù)置位設(shè)置。并且通過步進電機驅(qū)動器和云鏡解碼卡結(jié)合， 使云鏡解碼卡可以有效的控制和獲取鏡頭水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角及焦距的參數(shù)， 這樣就使目標(biāo)定位的三個關(guān)鍵參數(shù)能夠精確預(yù)設(shè)置， 一改傳統(tǒng)的直流電機驅(qū)動無 法精確預(yù)置這三個參數(shù)的弱點。通過這種預(yù)置位設(shè)置，能夠使監(jiān)控范圍內(nèi)各區(qū)域 獲取的目標(biāo)視頻圖像都能達到清晰可辯的水平，為視頻智能識別打下了堅實的基 礎(chǔ)，同時能精確測算目標(biāo)的地理位置。
由于遠程戶外自動監(jiān)測控制方法采用了上述方案，根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)前端基站監(jiān) 控點的遠程戶外監(jiān)控裝置與目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，分別設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點 的預(yù)置位，預(yù)置位通過設(shè)置遠程戶外監(jiān)控裝置的鏡頭焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角形成，將各預(yù)置位串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡并保存。采用對各目標(biāo)監(jiān)測點進行預(yù)置 位設(shè)置并串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡，攝像系統(tǒng)可以覆蓋監(jiān)控范圍內(nèi)的所有區(qū)域。把各 預(yù)置位的一幀幀靜止圖像根據(jù)運行軌跡拼接起來，就會形成如環(huán)幕影院里的三維 銀幕；并且，對于同一角度不同景深的區(qū)域，也可以分別設(shè)置不同的焦距，以保 證所有的監(jiān)測目標(biāo)能夠清晰成像，為視頻智能識別打下了堅實的基礎(chǔ)；只要在系 統(tǒng)中添加各類智能識別軟件，可以使監(jiān)控系統(tǒng)智能化(如林火識別、煙塵識別、 穿越警戒線等智能行為識別)，有效解決人工值守帶來的漏報、誤報問題，降低人 力成本。在控制中心對接受的視頻信號進行圖像識別時， 一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測點出 現(xiàn)異常情況，鏡頭鎖定目標(biāo)，并將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，放大目標(biāo)監(jiān)測 點圖像，用于進行再次圖像識別，情況屬實則系統(tǒng)自動觸發(fā)報警，情況不屬實， 則系統(tǒng)自動歸位到掃描狀態(tài)，繼續(xù)按監(jiān)測運行軌跡掃描。本方法釆用獨有的再次 圖像識別機制，能夠準(zhǔn)確掌握異常情況的屬實性，避免漏報、誤報現(xiàn)象的發(fā)生。 并且一旦鏡頭鎖定目標(biāo)后，同時遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡計算出鏡頭的水 平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并根據(jù)鏡頭當(dāng)前的焦距計算出目標(biāo)距鏡頭的直線距離，通 過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心；控制中心根據(jù)當(dāng)前監(jiān)控點的三維坐標(biāo)位置和鏡頭當(dāng)前的 監(jiān)測距離、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，根據(jù)空間三角函數(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)即可 實現(xiàn)目標(biāo)的精確定位，為監(jiān)控指揮提供精準(zhǔn)的三維地理位置，解決了現(xiàn)有的戶外 監(jiān)測控制方法只能提供大概方位的不足，為后續(xù)處理贏得時間。
本發(fā)明使戶外檢測系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)控范圍內(nèi)的所有目標(biāo)精確定位，并保證監(jiān)控 范圍內(nèi)所有的圖像成像清晰，加之本系統(tǒng)獨有的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)異常后自動居中放大的 二次掃描機制，可以保證本裝置可以與目前多種前沿的智能技術(shù)相結(jié)合，解決不 同行業(yè)、不同環(huán)境、不同用戶的個性化需求。
圖1為本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置的電路框圖2為遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡的電路圖3為遠程戶外監(jiān)控裝置的基站控制箱控制電路圖4為本發(fā)明自動監(jiān)測控制方法的流程圖5為現(xiàn)有技術(shù)戶外監(jiān)控裝置的電路框圖。
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具體實施例方式
參見圖1至圖3，本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置包括安裝在重型數(shù)字云臺上的 攝像機及鏡頭，鏡頭與攝像機電信號連接，攝像機和鏡頭用攝像機護罩保護， 所述鏡頭采用步進電機驅(qū)動的高倍變焦鏡頭，所述重型數(shù)字云臺為兩臺步進電 機驅(qū)動的云臺，其中包括一臺驅(qū)動云臺水平轉(zhuǎn)動的步進電機，和一臺驅(qū)動云臺 垂直轉(zhuǎn)動的步進電機；設(shè)置在基站控制箱內(nèi)的IP視頻處理模塊，攝像機與IP 視頻處理模塊電信號連接。所述基站控制箱內(nèi)還設(shè)置有云鏡解碼卡、鏡頭步進 電機驅(qū)動器、云臺步進電機驅(qū)動器，所述云臺步進電機驅(qū)動器分為水平步進電 機驅(qū)動器和垂直步進電機驅(qū)動器。所述云鏡解碼卡分別與攝像機、IP視頻處理 模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、鏡頭步進電機驅(qū)動器電信號連接，鏡頭步進電機 驅(qū)動器與鏡頭電信號連接，重型數(shù)字云臺、攝像機、鏡頭、IP視頻處理模塊、 云臺步進電機驅(qū)動器、云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器均與設(shè)置在基站控制 箱內(nèi)的電源電連接。所述基站控制箱內(nèi)還設(shè)置有溫度控制器、加熱器、風(fēng)扇， 溫度控制器分別與加熱器、風(fēng)扇電連接，溫度控制器、加熱器、風(fēng)扇均與電源 連接。
所述云鏡解碼卡包括由一個微處理器芯片U01，三個放大驅(qū)動器U4、 U5、 U6，多個繼電器J1、 J2、 J3、 J4、 J5、 J6，六個光電耦合器IC1、 IG2、 IC3、 IC4、 IC5、 IC6組成的控制電路和鏡頭控制端口 JP3、限位控制端口 JP4、云鏡 控制端口 JP5、輔助控制端口 JP6、視頻切換端口 JP7、串口通訊端口 J232。所 述微處理器芯片U01采用型號為89C55的微處理器芯片，也可以采用其它類似 系列的微處理器芯片。所述串口通訊端口 J232連接微處理器芯片，所述微處理 器芯片U01通過第一放大驅(qū)動器U6分別經(jīng)兩個繼電器J5、 J6連接鏡頭控制端 口 JP3，用于控制鏡頭光圈和鏡頭聚焦；所述微處理器芯片U01通過第二放大驅(qū) 動器U4經(jīng)繼電器J1連接視頻切換端口 JP7，用于控制視頻切換；所述微處理器 芯片U01通過三組光電耦合器連接限位控制端口 JP4，用于分別控制云臺水平限 位、垂直限位以及鏡頭變焦大小限位；其中，由兩個光電耦合器IC1、 IC2組成 的一組控制云臺水平限位，由兩個光電耦合器IC3、 IC4組成的一組控制云臺垂
10直限位，由兩個光電耦合器IC5、 IC6組成的一組控制鏡頭變焦大小限位。所述 微處理器芯片U01與云鏡控制端口 JP5連接，用于控制對云臺水平位移、對云 臺垂直位移、對鏡頭變焦的脈沖，和用于控制云臺水平位移的方向、云臺垂直 位移的方向、鏡頭變焦的增減；云鏡控制端口 JP5的接口通路PLS1控制對云臺 水平位移的脈沖， -接口通路DIR1控制云臺水平位移的方向，接口通路PLS2控 制對云臺垂直位移的脈沖，接口通路DIR2控制云臺垂直位移的方向，接口通路 PLS3控制對鏡頭變焦的脈沖，接口通路DIR3控制鏡頭變焦的增減。所述微處理 器芯片U01通過第三放大驅(qū)動器U5經(jīng)三個繼電器J2、 J3、 J4連接輔助控制端 口 JP6，其中一個繼電器J2用于控制攝像機護罩的雨刷工作，另外兩個繼電器 J3、 J4控制的通路作為本裝置為系統(tǒng)功能擴展而預(yù)留的接口 。
所述基站控制箱設(shè)置有用于鏡頭控制線路的連接端口 JP11，用于云臺控制 線路的連接端口 JP9、 JP10，用于音、視頻、網(wǎng)絡(luò)的連接端口 JP12，用于電源 輸出的連接端口 JP8。所述用于鏡頭控制線路的連接端口 JP11分別連接云鏡解 碼卡的限位控制端口 JP5和鏡頭步進電機驅(qū)動器。所述用于云臺控制線路的連 接端口分為云臺水平控制端口 JP9和云臺垂直控制端口 JP10,云臺水平控制端 口 JP9分別連接云鏡解碼卡的限位控制端口和云臺的水平步進電機驅(qū)動器，云 臺垂直控制端口 JP10分別連接云鏡解碼卡的限位控制端口和云臺的垂直步進電 機驅(qū)動器。所述用于音、視頻、網(wǎng)絡(luò)的連接端口 JP12分別連接云鏡解碼卡的視 頻切換端口 JP7和IP視頻處理模塊。所述用于電源輸出的連接端口 JP8分別連 接云鏡解碼卡的輔助控制端口 JP6和電源。云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、 云臺步進電機驅(qū)動器以及各連接端口的接地腳接地。所述基站控制箱設(shè)置的各 連接端口均采用航空插座，以保證接插穩(wěn)定、牢固。
由于重型數(shù)字云臺自重達到了 18KG以上，使得工作時抖動小，運行平穩(wěn)， 在戶外風(fēng)力較大時，仍然可以保證攝像機的穩(wěn)定運行。攝像機護罩自帶雨刷，具 有防雨、防風(fēng)、防塵、防腐蝕等性能，保證了攝像機長期穩(wěn)定運行。
由于基站控制箱內(nèi)設(shè)有溫度控制器、加熱器、風(fēng)扇等，當(dāng)溫度高至上臨界點 時，風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，加上箱體本身良好的散熱性能，可以保證箱體內(nèi)溫度不會超高；當(dāng)溫度低至下臨界點時，加熱器發(fā)熱，加上箱體本身具有良好的密閉性能，可以 保證箱體內(nèi)溫度恒定在正常的范圍以內(nèi)。
本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡，是本裝置的核心控制部件。其作用 一為接受后臺軟件的控制信號，通過計算將控制信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，通過對鏡 頭步進電機驅(qū)動器發(fā)送脈沖來精確控制鏡頭的伸縮，通過對云臺步進電機驅(qū)動器 發(fā)送脈沖來精確控制重型數(shù)字云臺的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)。其作用二為存儲目標(biāo) 定位需要的三個重要參數(shù)，即鏡頭的焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角。云鏡解碼卡 的存儲器能記錄對鏡頭和重型數(shù)字云臺分別發(fā)送的脈沖數(shù)量，存儲的脈沖數(shù)量為 簡單的數(shù)值，因此可以保存足夠的信息，當(dāng)控制中心需要對目標(biāo)進行定位時，云 鏡解碼卡便可提取存儲器內(nèi)存儲的這三個參數(shù)，通過計算將數(shù)值計算為鏡頭的焦 距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角這三個參數(shù)回傳至控制中心。其作用三為控制視頻輸 入的切換，在正常情況下，IP視頻處理模塊壓縮處理本裝置的攝像機采集的視頻 圖像，通過微波回傳至控制中心。同時，前端基站由于置身戶外，本系統(tǒng)還會安 裝一臺安保攝像機，配合智能圖像識別器用于防盜。當(dāng)安保攝像機所攝視頻經(jīng)智 能圖像識別器掃描后發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)則自動觸發(fā)報警，此時，云鏡解碼卡自動切 換視頻，經(jīng)由IP處理模塊采集壓縮，通過微波回傳至控制中心。其作用四為控制 本裝置的其它輔助功能，這些輔助功能一般不需要精確控制和獲取參數(shù)， 一般為 自動完成。這些輔助功能包括鏡頭的自動聚集和自動光圈，攝像機護罩的雨刷運 行?？紤]到系統(tǒng)的擴展性，本裝置在輔助控制端口預(yù)留了 2個自動控制接口。
參見圖4，采用本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置的自動監(jiān)測控制方法的步驟如下 a.根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置與目標(biāo)監(jiān)測點之間的 空間差異，分別設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位，預(yù)置位通過設(shè)置遠程戶外監(jiān)控裝置 的鏡頭焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角形成，將各預(yù)置位串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡并保 存。
對各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位設(shè)置采用如下方法
鏡頭的水平轉(zhuǎn)角設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中心 通過微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP視頻處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后向云鏡解碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向云臺發(fā)送的脈沖 次數(shù)，并通過水平步進電機驅(qū)動器向驅(qū)動云臺水平轉(zhuǎn)動的步進電機發(fā)送脈沖指令 和方向指令，云臺開始水平位移，直至達到設(shè)置的水平轉(zhuǎn)角為止；
鏡頭的垂直俯仰角設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中 心通過微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后向 云鏡解碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向云臺發(fā)送的脈沖次 數(shù)，并通過垂直步進電機驅(qū)動器向驅(qū)動云臺垂直轉(zhuǎn)動的步進電機發(fā)送脈沖指令和 方向指令，云臺開始垂直位移，直至達到設(shè)置的垂直俯仰角為止；
鏡頭的焦距設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中心通過 微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后向云鏡解 碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向鏡頭發(fā)送的脈沖次數(shù)，并 通過鏡頭步進電機驅(qū)動器向鏡頭步進電機發(fā)送脈沖指令和方向指令，鏡頭開始伸 縮變倍，直至達到設(shè)置的焦距為止。
鏡頭的水平轉(zhuǎn)角設(shè)置包括當(dāng)云臺水平位移至硬件運行的物理死角時，云鏡解 碼卡控制光藕通過限位控制端口向水平步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令；鏡頭的垂 直俯仰角設(shè)置包括當(dāng)云臺垂直位移至軟件設(shè)置的非運行方位角時，云鏡解碼卡控 制光藕通過限位控制端口向垂直步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令；鏡頭的焦距設(shè)置 包括當(dāng)鏡頭伸縮至鏡頭焦距的最大或最小值時，云鏡解碼卡控制光藕通過限位控 制端口向鏡頭步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令。
b. 前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置的鏡頭沿著監(jiān)測運行軌跡，自動掃描。
c. 遠程戶外監(jiān)控裝置的IP視頻處理模塊對掃描采集的視頻信號進行壓縮編
碼，通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心。
d. 控制中心對接受的視頻信號進行圖像識別， 一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測點出現(xiàn)異常 情況，鏡頭鎖定目標(biāo)，并將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，放大目標(biāo)監(jiān)測點圖像， 用于進行再次圖像識別，情況屬實則系統(tǒng)自動觸發(fā)報警，情況不屬實，則系統(tǒng)自 動歸位到掃描狀態(tài)，繼續(xù)按監(jiān)測運行軌跡掃描。對目標(biāo)鎖定，居中，放大，以利
13于圖像識別軟件對圖像進行二次識別，也方便控制中心的管理人員進行肉眼觀察。
e. 鏡頭鎖定目標(biāo)后，同時遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡計算出鏡頭的水平
轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并根據(jù)鏡頭當(dāng)前的焦距計算出目標(biāo)距鏡頭的直線距離，通過
網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心。根據(jù)鏡頭的焦距，測算出從鏡頭位置a到目標(biāo)位置b的直 線距離Lab，是因鏡頭的總焦距F和總有效距離L已知，則鏡頭的0. 0001倍焦距 所代表的監(jiān)測距離Lc=L+ (F + 0. 0001)，當(dāng)鏡頭的焦距為Fn時，其實際的監(jiān)測距 離為Lab二(Fn + 0. 0001) XLc=(Fn + 0. 0001) X [L+ (F + 0.0001)]。
f. 控制中心根據(jù)當(dāng)前監(jiān)控點的三維坐標(biāo)位置和鏡頭當(dāng)前的監(jiān)測距離、水平轉(zhuǎn) 角、垂直俯仰角，根據(jù)空間三角函數(shù)，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)即可實現(xiàn)目標(biāo)的精
確定位。
以下為本發(fā)明用于森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)的前端基站的一種優(yōu)選實施例。通 過在林區(qū)高處安裝鏡頭、基站控制箱、重型數(shù)字云臺，然后通過微波與控制中心 相連，實現(xiàn)林區(qū)煙火的智能監(jiān)測與預(yù)警，同時實現(xiàn)煙火目標(biāo)的精確定位。
需要說明的是，為實現(xiàn)林區(qū)煙火的智能監(jiān)測與預(yù)警，以及煙火目標(biāo)的精確定 位，需要結(jié)合控制中心的GIS矢量地圖，且需要在控制中心安裝煙火智能識別軟 件。
本優(yōu)選實施例的監(jiān)測控制方法如下
步驟(A):分別設(shè)置各監(jiān)測點的預(yù)置位，包括鏡頭的焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直 俯仰角，并保存；
步驟(B):根據(jù)步驟(A)保存的各預(yù)置位，串聯(lián)成運行軌跡；
步驟(C):鏡頭根據(jù)步驟(B)保存的運行軌跡，自動掃描；
步驟(D):視頻采集卡采集視頻，并壓縮視頻信號，通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中
心;
步驟(E):控制中心安裝的煙火智能識別軟件對圖像進行識別(本識別軟件 是本控制方法的外接模塊，該模塊只需輸出判斷結(jié)果，本控制方法不做具體說明)， 一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警；
步驟(F):系統(tǒng)一旦報警，鏡頭鎖定目標(biāo)，將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，
14放大監(jiān)測點圖像，煙火智能識別軟件對圖像進行二次識別， 一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點出現(xiàn)
的異常情況屬實，系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警； 一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點一次判斷的異常情況不屬 實，系統(tǒng)歸位到步驟(E)的運行狀態(tài)位，系統(tǒng)繼續(xù)運行；
步驟(G):系統(tǒng)一旦報警，控制中心利用當(dāng)前監(jiān)控點的綿度、經(jīng)度、海撥高 度，云臺的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角，以及鏡頭的焦距，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)實 現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。
以下為本發(fā)明用于邊防智能監(jiān)測系統(tǒng)的前端基站一種優(yōu)選實施例。通過在邊 境線上的高處安裝鏡頭、基站控制箱、重型數(shù)字云臺，然后通過微波與控制中心 相連，實現(xiàn)邊防區(qū)域的的智能監(jiān)測與預(yù)警，同時實現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。
需要說明的是，為實現(xiàn)邊防線上的智能監(jiān)測與預(yù)警，以及目標(biāo)的精確定位， 需要結(jié)合控制中心的GIS矢量地圖，且需要在控制中心安裝移動視頻智能識別軟 件。
本優(yōu)選實施例的監(jiān)測控制方法如下
步驟(A):分別設(shè)置各監(jiān)測點的預(yù)置位，包括鏡頭的焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直 俯仰角，并保存；
步驟(B):根據(jù)步驟(A)保存的各預(yù)置位，串聯(lián)成運行軌跡；
步驟(C):鏡頭根據(jù)步驟(B)保存的運行軌跡，自動掃描；
步驟(D):視頻采集卡采集視頻，并壓縮視頻信號，通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中
心5
步驟(E):控制中心安裝的移動視頻智能識別軟件對圖像進行識別，(本識 別軟件是本控制方法的外接模塊，該模塊只需輸出判斷結(jié)果，本控制方法不做具 體說明)， 一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)自動觸發(fā)報警；
步驟(F):系統(tǒng)一旦報警，鏡頭鎖定目標(biāo)，將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距， 放大監(jiān)測點圖像，方便管理人員肉眼觀測。
步驟(G):同時，利用當(dāng)前監(jiān)控點的緯度、經(jīng)度、海撥高度，云臺的水平轉(zhuǎn) 角、垂直夾角，以及鏡頭的焦距，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)實現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。
本發(fā)明遠程戶外監(jiān)控裝置及自動監(jiān)測控制方法不僅僅局限于上述實施例，在 不違背本發(fā)明創(chuàng)造基本結(jié)構(gòu)精神原則和監(jiān)測方法基本精神原則所作的些許改動， 均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種遠程戶外監(jiān)控裝置，包括安裝在重型數(shù)字云臺上的攝像機及鏡頭，設(shè)置在基站控制箱內(nèi)的IP視頻處理模塊，鏡頭與攝像機電信號連接，攝像機與IP視頻處理模塊電信號連接，其特征在于所述基站控制箱內(nèi)還設(shè)置有云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、云臺步進電機驅(qū)動器，云鏡解碼卡分別與攝像機、IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、鏡頭步進電機驅(qū)動器電信號連接，鏡頭步進電機驅(qū)動器與鏡頭電信號連接，重型數(shù)字云臺、攝像機、鏡頭、IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器均與設(shè)置在基站控制箱內(nèi)的電源電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述云鏡解碼 卡包括由微處理器芯片、放大驅(qū)動器、繼電器、光電耦合器組成的控制電路和 鏡頭控制端口、限位控制端口、云鏡控制端口、輔助控制端口、視頻切換端口、 串口通訊端口 ；所述串口通訊端口連接微處理器芯片，所述微處理器芯片通過 第 一 放大驅(qū)動器分別經(jīng)兩個繼電器連接鏡頭控制端口 ，用于控制鏡頭光圈和鏡 頭聚焦；所述微處理器芯片通過第二放大驅(qū)動器經(jīng)繼電器連接視頻切換端口 ， 用于控制視頻切換；所述微處理器芯片通過三組光電耦合器連接限位控制端口 ， 用于分別控制云臺水平限位、垂直限位以及鏡頭變焦大小限位；所述微處理器 芯片與云鏡控制端口連接，用于控制對云臺水平位移、對云臺垂直位移、對鏡 頭變焦的脈沖，和用于控制云臺水平位移的方向、云臺垂直位移的方向、鏡頭 變焦的增減；所述微處理器芯片通過第三放大驅(qū)動器經(jīng)繼電器連接輔助控制端 口，用于控制攝像機護罩的雨刷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述鏡頭為步 進電機驅(qū)動的變焦鏡頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述重型數(shù)字 云臺為兩臺步進電機驅(qū)動的云臺，其中包括一 臺驅(qū)動云臺水平轉(zhuǎn)動的步進電機， 和 一 臺驅(qū)動云臺垂直轉(zhuǎn)動的步進電機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述云臺步進 電機驅(qū)動器分為水平步進電機驅(qū)動器和垂直步進電機驅(qū)動器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述基站控制 箱設(shè)置有用于鏡頭控制線路的連接端口，用于云臺控制線路的連接端口，用于 音、視頻、網(wǎng)絡(luò)的連接端口，用于電源輸出的連接端口；所述用于鏡頭控制線 路的連接端口分別連接云鏡解碼卡的限位控制端口和鏡頭步進電機驅(qū)動器，所 述用于云臺控制線路的連接端口分別連接云鏡解碼卡的限位控制端口和云臺步 進電機驅(qū)動器，所述用于音、視頻、網(wǎng)絡(luò)的連接端口分別連接云鏡解碼卡的視 頻切換端口和IP視頻處理模塊，所述用于電源輸出的連接端口分別連接云鏡解 碼卡的輔助控制端口和電源，云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、云臺步進電 機驅(qū)動器以及各連^姿端口的接地腳接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的遠程戶外監(jiān)控裝置，其特征在于所述基站 控制箱內(nèi)設(shè)置有溫度控制器、加熱器、風(fēng)扇，溫度控制器分別與加熱器、風(fēng)扇 電連接，溫度控制器、加熱器、風(fēng)扇均與電源連接。
8. —種采用權(quán)利要求1所述的遠程戶外監(jiān)控裝置的自動監(jiān)測控制方法，其特 征在于該自動監(jiān)測控制方法的步驟如下a. 根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置與目標(biāo)監(jiān)測點之間的 空間差異，分別設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位，預(yù)置位通過設(shè)置遠程戶外監(jiān)控裝置 的鏡頭焦距、水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角形成，將各預(yù)置位串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡并保 存；b. 前端基站監(jiān)控點的遠程戶外監(jiān)控裝置的鏡頭沿著監(jiān)測運行軌跡，自動掃描；c. 遠程戶外監(jiān)控裝置的IP視頻處理模塊對掃描采集的視頻信號進行壓縮編 碼，通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心；d. 控制中心對接受的視頻信號進行圖像識別， 一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測點出現(xiàn)異常 情況，鏡頭鎖定目標(biāo)，并將目標(biāo)居中，自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，放大目標(biāo)監(jiān)測點圖像， 用于進行再次圖像識別，情況屬實則系統(tǒng)自動觸發(fā)報警，情況不屬實，則系統(tǒng)自 動歸位到掃描狀態(tài)，繼續(xù)按監(jiān)測運行軌跡掃描；e. 鏡頭鎖定目標(biāo)后，同時遠程戶外監(jiān)控裝置的云鏡解碼卡計算出鏡頭的水平 轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并根據(jù)鏡頭當(dāng)前的焦距計算出目標(biāo)距鏡頭的直線距離，通過 網(wǎng)絡(luò)回傳至控制中心；f.控制中心根據(jù)當(dāng)前監(jiān)控點的三維坐標(biāo)位置和鏡頭當(dāng)前的監(jiān)測距離、水平轉(zhuǎn) 角、垂直俯仰角，根據(jù)空間三角函數(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)即可實現(xiàn)目標(biāo)的精確定 位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的遠程戶外監(jiān)控裝置的自動監(jiān)測控制方法，其特征在 于設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位采用如下方法設(shè)置鏡頭的水平轉(zhuǎn)角設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中心 通過微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP視頻處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后 向云鏡解碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向云臺發(fā)送的脈沖 次數(shù)，并通過水平步進電機驅(qū)動器向驅(qū)動云臺水平轉(zhuǎn)動的步進電機發(fā)送脈沖指令 和方向指令，云臺開始水平位移，直至達到設(shè)置的水平轉(zhuǎn)角為止；鏡頭的垂直俯仰角設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中 心通過微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后向 云鏡解碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向云臺發(fā)送的脈沖次 數(shù)，并通過垂直步進電機驅(qū)動器向驅(qū)動云臺垂直轉(zhuǎn)動的步進電機發(fā)送脈沖指令和 方向指令，云臺開始垂直位移，直至達到設(shè)置的垂直俯仰角為止；鏡頭的焦距設(shè)置，根據(jù)監(jiān)控點和目標(biāo)監(jiān)測點之間的空間差異，控制中心通過 微波向前端的遠程戶外監(jiān)控裝置發(fā)出指令，IP處理模塊接受網(wǎng)絡(luò)信號后向云鏡解 碼卡分發(fā)信號，云鏡解碼卡接受信號后解碼并計算出向鏡頭發(fā)送的脈沖次數(shù)，并 通過鏡頭步進電機驅(qū)動器向鏡頭歩進電機發(fā)送脈沖指令和方向指令，鏡頭開始伸 縮變倍，直至達到設(shè)置的焦距為止。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的遠程戶外監(jiān)控裝置的自動監(jiān)測控制方法，其特征 在于鏡頭的水平轉(zhuǎn)角設(shè)置包括當(dāng)云臺水平位移至硬件運行的物理死角時，云鏡 解碼卡控制光藕通過限位控制端口向水平步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令；鏡頭的 垂直俯仰角設(shè)置包括當(dāng)云臺垂直位移至軟件設(shè)置的非運行方位角時，云鏡解碼卡 控制光藕通過限位控制端口向垂直步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令；鏡頭的焦距設(shè) 置包括當(dāng)鏡頭伸縮至鏡頭焦距的最大或最小值時，云鏡解碼卡控制光藕通過限位 控制端口向鏡頭步進電機驅(qū)動器發(fā)出停止指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遠程戶外監(jiān)控裝置，它通過在基站控制箱內(nèi)設(shè)置云鏡解碼卡、鏡頭步進電機驅(qū)動器、云臺步進電機驅(qū)動器，云鏡解碼卡分別與攝像機、IP視頻處理模塊、云臺步進電機驅(qū)動器、鏡頭步進電機驅(qū)動器電信號連接，能夠清晰、準(zhǔn)確獲取目標(biāo)點視頻信息和三維坐標(biāo)參數(shù)。本發(fā)明還公開了一種自動監(jiān)測控制方法，它通過設(shè)置各目標(biāo)監(jiān)測點的預(yù)置位，將各預(yù)置位串聯(lián)成監(jiān)測運行軌跡，鏡頭沿著監(jiān)測運行軌跡，自動掃描，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測點出現(xiàn)異常情況，鏡頭鎖定目標(biāo)，并將目標(biāo)監(jiān)測點圖像居中、放大，用于進行再次圖像識別，并自動觸發(fā)報警。它能夠清晰、準(zhǔn)確獲取目標(biāo)點異常情況，避免誤報，提高報警準(zhǔn)確率。
文檔編號G02B7/08GK101552911SQ200910103599
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者陳秀祥 申請人:陳秀祥