專利名稱：一種具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種球形教學攝像機，尤其是涉及一種具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機。
背景技術：
智能球形攝像機一般由CCD攝像機、控制平臺、各功能模塊電路板及外殼等幾個部分組成。CCD攝像機用于圖像的采集；控制平臺實現(xiàn)對CCD攝像機的水平和垂直方向的轉動運動控制；電路板包括電機驅動模塊、電源模塊、圖像信號輸入輸出模塊及其他一些功能模塊，實現(xiàn)智能球形攝像機的常用功能。教學專用的智能球形攝像機常用于課堂的教學錄播，實現(xiàn)對上課教師或學生的跟蹤。但是市場上現(xiàn)有的教學智能球形攝像機往往功能單一，不能根據(jù)實時狀況調整鏡頭，給用戶帶來不少的不便。
發(fā)明內容為了解決背景技術中存在的缺陷和不足，解決現(xiàn)有產品中功能欠缺，尤其是智能鎖定跟蹤功能的問題，本實用新型的目的在于提供一種具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機，很好的實現(xiàn)了對教師或學生智能跟蹤的功能，為用戶的實時教學過程錄播提供了很大的方便。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是CXD攝像頭安裝在外殼內部并安裝在支架上，嵌入式從CPU在主板內，嵌入式從 CPU控制水平運動電機和豎直運動電機轉動，水平運動電機帶動支架水平方向內轉動，支架帶動CCD攝像頭在水平方向內轉動，豎直運動電機帶動CCD攝像頭在豎直方向內轉動，實現(xiàn) CCD攝像頭的轉動；嵌入式從CPU又控制CCD攝像頭鏡頭的拉伸；固定攝像頭和固定攝像頭自帶電路板通過固定攝像頭支架傾斜安裝在底座內的一側，控制板安裝在底座蓋上，固定攝像頭自帶電路板與控制板相連。嵌入式電路板內包括嵌入式主CPU、8位PPI接口、視頻解碼器、SPI接口、內存、FLASH和晶振；嵌入式電路板安裝在主板上方，由3. 3V電源供電， 采用外部晶振提供外部時鐘，視頻解碼器通過8位PPI接口將數(shù)字視頻信號傳給嵌入式主 CPU進行處理，并通過SPI接口的SPI_SCK、SPI_MIS0、SPI_M0SI、SPI_SS#引腳將運動控制命令傳給主板上的嵌入式從CPU，控制CXD攝像頭運動；內存與嵌入式主CPU的引腳D0-D15 和A1-A19相連，進行數(shù)據(jù)處理，并臨時存儲視頻信號；FLASH與引腳FLASH_SS#、SPI_SCK、 SPI_MIS0、SPI_M0SI相連，在通電啟動時嵌入式主CPU從FLASH中讀取相應的的配置參數(shù)并為嵌入式主CPU提供程序。本發(fā)明具有的有益效果是從外觀上看，由底座、外殼、底座蓋封閉。嵌入式電路板安裝在主板上方，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的各種處理；底座前部安裝有傾斜的固定攝像頭，固定在底座內，用于信息采集；控制板安裝在底座蓋上，處理固定攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)。這樣做的好處是1.傾斜的固定攝像頭能擴大視頻采集的范圍；2.運動控制板和主板隔離，減少電機驅動對主板的干擾，有效
3提高機器性能；3.結構設計更緊湊，為以后功能擴展提供基礎。固定攝像頭經過視頻采集模塊采集視頻數(shù)據(jù)后，通過視頻解碼器將視頻數(shù)據(jù)信號傳給嵌入式主CPU，嵌入式主CPU針對圖像進行實時處理，采用專用的高級算法及策略，根據(jù)設定的跟蹤區(qū)域及教師或學生的活動情況驅動控制板一起對CCD攝像頭進行運動控制及光學鏡頭控制，最終實現(xiàn)對教師或學生的智能跟蹤功能和遠景近景之間切換的功能，有效的解決了目前市場上教學攝像機功能不完善的缺點，極大的方便了用戶的使用。

圖1是本實用新型的外觀正面示意圖。圖2是本實用新型的內部結構示意圖。圖3是本實用新型的教師跟蹤功能模塊流程示意圖。圖4是本實用新型的學生跟蹤功能模塊流程示意圖。圖5是本實用新型的總體電路設計圖。圖6是本實用新型的嵌入式電路板的主要電路圖。圖7是本實用新型的視頻解碼器的主要電路圖。圖中1、C⑶攝像頭，2、外殼，3、固定攝像頭，4、底座；5、嵌入式電路板，6、主板，7、 底座蓋，8、固定攝像頭支架，9、固定攝像頭自帶電路板，10、控制板，11、支架，12、SPI接口， 13、嵌入式從CPU，14、豎直運動電機，15、水平運動電機，16、8位PPI接口，17、視頻解碼器， 18、內存，Ul、嵌入式主CPU, U2、FLASH，Yl、晶振。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1和圖2所示，本實用新型是一個具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機。從外觀上看包括底座4、外殼2和底座蓋7三個部分。嵌入式從CPU 13可控制水平運動電機 15和豎直運動電機14轉動，水平運動電機15帶動支架11在水平方向內轉動，支架11帶動 CCD攝像頭1在水平方向內轉動，豎直運動電機14帶動CCD攝像頭1在豎直方向內轉動，嵌入式從CPU 13發(fā)出的控制信號又可直接控制CCD攝像頭1鏡頭的拉伸，從而實現(xiàn)CCD攝像頭1的定位。在底座4的前部正中心的位置安裝有一個傾斜的固定攝像頭3，固定在固定攝像頭支架8上，用來對觀測環(huán)境進行圖像攝取，固定攝像頭自帶電路板9與控制板10 相連，視頻信息由固定攝像頭自帶電路板9經控制板10、主板6將信息傳遞給嵌入式主CPU Ul和嵌入式從CPU 13對數(shù)據(jù)進行處理，然后將處理數(shù)據(jù)傳遞給CXD攝像頭1，進而實現(xiàn)圖像跟蹤功能。如圖3所示，固定攝像頭3采集視頻后，由嵌入式主CPU Ul判斷教師的活動情況。 如果教師在跟蹤區(qū)域之內，則固定攝像頭3捕捉到教師在固定攝像頭3中的位置后，嵌入式主CPU Ul將這個位置信號計算出來，并傳給嵌入式從CPU 13，由嵌入式從CPU 13算出球機應轉動的角度，將角度信號傳給電機，進而控制CCD攝像頭1轉動相應的角度，同時CCD攝像頭1鏡頭伸出，對教師進行近景鎖定跟蹤；如果教師走出跟蹤區(qū)域，則嵌入式從CPU 13控制CCD攝像頭1的鏡頭收縮并回復到初始位置，對整個教室進行遠景拍攝。如圖4所示，固定攝像頭3采集視頻后，由嵌入式主CPU Ul判斷學生是否站立，若學生未站立，則CXD攝像頭1不動；若學生站立，則嵌入式主CPU Ul將采用高級算法及策略找出站立的學生目標，將目標信息傳給嵌入式從CPU 13，嵌入式從CPU 13根據(jù)目標的控制信息控制CCD攝像頭1轉動和鏡頭拉伸，實現(xiàn)跟蹤；然后根據(jù)采集的視頻判斷學生是否坐下，如果學生沒有坐下，則CXD攝像頭1繼續(xù)跟蹤；如果學生坐下，則嵌入式主CPU Ul控制 CXD攝像頭1回到初始位置。如圖5所示，視頻解碼器17采集模擬視頻信號，編碼后的數(shù)字視頻信號通過8位 PPI接口 16傳遞給嵌入式主CPU Ul，對視頻信號進行處理；嵌入式主CPU Ul和在主板6 內的嵌入式從CPU 13通過SPI接口 12相接，使嵌入式主CPU Ul的信號傳遞給嵌入式從 CPU13，從而實現(xiàn)CXD攝像頭1的轉動及鏡頭的拉伸，達到精確定位的目的。內存與嵌入式主CPU Ul的引腳D0-D15和A1-A19相連，進行數(shù)據(jù)處理，并臨時存儲視頻信號；FLASH_SS#、 SPI_SCK、SPI_MIS0與SPI_MCGI四個引腳與FLASH連接，在啟動時從FLASH中讀取相應的配置參數(shù)和程序。圖6、圖7所示，采用高速圖像跟蹤芯片作為具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機的嵌入式主CPUU1，它由3. 3V電源供電，采用外部晶振Yl提供外部時鐘，視頻解碼器17通過8位PPI接口 16(PPI0-PPI7)將采集到的數(shù)字視頻信號傳給嵌入式主CPU Ul，根據(jù)視頻信息找出目標。嵌入式主 CPU Ul 通過 SPI 接口 12(SPI_SCK、SPI_MIS0、SPI_M0SI、SPI_ SS#)同嵌入式從CPU 13連接，嵌入式主CPU Ul將目標信息傳遞給嵌入式從CPU 13，嵌入式從CPU 13根據(jù)此目標信息控制CXD攝像頭1精確運動；內存與嵌入式主CPU Ul的引腳 DO-D15和A1-A19相連，進行數(shù)據(jù)處理，并臨時存儲視頻信號；FLASH U2與引腳FLASH_SS#、 SPI_SCK、SPI_MIS0、SPI_M0SI相連，在通電啟動時嵌入式主CPU Ul從FLASH中讀取相應的的配置參數(shù)并為嵌入式主CPU Ul提供程序。本實用新型在具體使用時，能很好的實現(xiàn)對教學過程智能鎖定跟蹤的功能，從而很好的幫助用戶進行實時、清晰的教學錄播。
權利要求1. 一種具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機，CCD攝像頭(1)安裝在外殼O)內部并安裝在支架(11)上，嵌入式從CPU(U)在主板(6)內，嵌入式從CPU(U)控制水平運動電機(1 和豎直運動電機(14)轉動，水平運動電機(1 帶動支架(11)水平方向內轉動，支架(11)帶動CXD攝像頭(1)在水平方向內轉動，豎直運動電機(14)帶動CXD攝像頭(1)在豎直方向內轉動，實現(xiàn)CCD攝像頭(1)的轉動；嵌入式從CPU(U)又控制CCD攝像頭(1)鏡頭的拉伸；固定攝像頭C3)和固定攝像頭自帶電路板(9)通過固定攝像頭支架(8)傾斜安裝在底座⑷內的一側，控制板(10)安裝在底座蓋(7)上，固定攝像頭自帶電路板(9)與控制板(10)相連；其特征在于嵌入式電路板(5)內包括嵌入式主CPU(Ul)、8位PPI接口(16)、視頻解碼器(17)、SPI接口(12)、內存(18)、FLASH(U2)和晶振(Yl)；嵌入式電路板 (5)安裝在主板(6)上方，由3. 3V電源供電，采用外部晶振(Yl)提供外部時鐘，視頻解碼器(17)通過8位PPI接口(16)PPI0-PPI7將數(shù)字視頻信號傳給嵌入式主CPU(Ul)進行處理， 并通過SPI接口(12)的SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_SS#引腳將運動控制命令傳給主板(6)上的嵌入式從CPU(13)，控制CXD攝像頭(1)運動；內存與嵌入式主CPU(Ul)的引腳D0-D15和A1-A19相連，進行數(shù)據(jù)處理，并臨時存儲視頻信號；FLASH(U2)與引腳FLASH_ SS#、SPI_SCK、SPI_MIS0、SPI_M0SI 相連，在通電啟動時嵌入式主 CPU(Ul)從 FLASH(U2)中讀取相應的配置參數(shù)并為嵌入式主CPU(Ul)提供程序。
專利摘要本實用新型公開了一種具有跟蹤功能的智能球形教學攝像機。CCD攝像頭安裝在外殼內部并安裝在支架上，嵌入式從CPU在主板內，實現(xiàn)CCD攝像頭的轉動及鏡頭的拉伸；固定攝像頭和固定攝像頭自帶電路板傾斜安裝在底座內的一側，控制板安裝在底座蓋上；嵌入式電路板安裝在主板上方，包括嵌入式主CPU、8位PPI接口、視頻解碼器、SPI接口、內存、FLASH和晶振。本實用新型通過固定攝像頭對掃描區(qū)域進行圖像采集，嵌入式主CPU對圖像進行實時分析，實現(xiàn)CCD攝像頭對教師或學生的智能鎖定跟蹤功能和遠景近景切換功能，解決了教學攝像機功能簡單的缺點，尤其是增加了圖像智能鎖定跟蹤功能，滿足用戶對教學進行實時錄播的要求。
文檔編號H04N7/18GK202309958SQ20112023965
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權日2011年7月8日
發(fā)明者余家林, 向可, 曹松曉, 楚炯, 王宣銀 申請人:杭州開銳電子電氣有限公司