光遮断装置、摄像机及其运动恢复方法和装置与流程

本发明涉及摄像机技术领域，尤其涉及光遮断装置、摄像机及其运动恢复方法和装置。

背景技术：

如今，摄像机广泛应用于各行各业的活动目标监视中。用户可以通过转动摄像机的工作部，使其朝向某个固定的监控位置。然而，在很多情况下，摄像机的工作部可能发生被迫转动，比如由于震动或者人为导致，使得摄像机无法达到预期监控效果，从而严重影响用户体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种光遮断装置、摄像机及其运动恢复方法和装置，可以方便、准确地检测出摄像机是否被迫发生位置偏移，并自动恢复至原始姿态。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

根据本发明的第一方面，提出了一种光遮断装置，设置于摄像机中，包括光遮断器和用于与所述光遮断器相配合的光电挡片结构，且所述光电挡片结构装配至所述摄像机后，所述摄像机的工作部与所述光电挡片结构和所述光遮断器中的任一个同步运动、与另一个相对运动；所述光电挡片结构包括：

底座；

第一圆柱筒，一端固定安装于所述底座的一侧端面上；

多个挡片，固定安装于所述第一圆柱筒的另一端的环形端面上，且相邻挡片之间留有间隙；其中，所述多个挡片中包含一个用于检测所述工作部是否处于预设初始姿态的第一长度规格的挡片，且其余挡片为用于检测所述工作部是否发生与用户指令无关的姿态变化的第二长度规格的挡片；

其中，所述光遮断器在与所述光电挡片结构之间发生与所述工作部的姿态变化相关的相对运动的情况下，根据所述多个挡片对所述光遮断器的遮挡情况输出对应电平的检测信号，以使所述摄像机根据所述检测信号确定所述工作部的对应姿态。

根据本发明的第二方面，提出了一种摄像机，包括：

工作部；以及，

以下至少之一：第一组如上述任一实施例所述的光遮断装置、第二组如上述任一实施例所述的光遮断装置；

其中，当所述工作部绕垂直转轴转动时，所述工作部与第一组光遮断装置中的第一光遮断器和第一光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动；

当所述工作部绕水平转轴转动时，所述工作部与第二组光遮断装置中的第二光遮断器和第二组光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动。

根据本发明的第三方面，提出了一种摄像机的运动恢复方法，应用于上述实施例中所述的摄像机，该方法包括：

检测到所述摄像机内的光遮断器的输出信号发生变化，确定所述摄像机的工作部由第一姿态转为第二姿态，且该变化与用户指令无关；

将所述摄像机的工作部由所述第二姿态调整至预设初始姿态，其中在所述预设初始姿态下，所述光遮断器与相应的光电挡片结构上的第一长度规格的挡片的一侧边沿对准；

调取记录的所述第一姿态与所述预设初始姿态之间的相对位置关系，并将所述工作部由所述预设初始姿态调整至所述第一姿态。

根据本发明的第四方面，提出了一种摄像机的运动恢复装置，应用于上述实施例中所述的摄像机，该装置包括：

检测单元，检测到所述摄像机内的光遮断器的输出信号发生变化，确定所述摄像机的工作部由第一姿态转为第二姿态，且该变化与用户指令无关；

初始化单元，将所述摄像机的工作部由所述第二姿态调整至预设初始姿态，其中在所述预设初始姿态下，所述光遮断器与相应的光电挡片结构上的第一长度规格的挡片的一侧边沿对准；

恢复单元，调取记录的所述第一姿态与所述预设初始姿态之间的相对位置关系，并将所述工作部由所述预设初始姿态调整至所述第一姿态。

由以上技术方案可见，本发明通过为光电挡片结构设置多个挡片，使得光电挡片结构或光遮断器与摄像机的工作部进行同步转动时，基于光电挡片结构与光遮断器之间的配合，即可检测出摄像机是否被迫发生姿态变化；其中，由于采用物理结构之间的配合，使得本发明的技术方案相对于软件处理或传感器检测而言，更为简单、可靠，且受到自然环境的影响更小。此外，通过设置不同规格的挡片，使得能够基于挡片的特征区别，准确识别出对应于摄像机的预设初始姿态的挡片，并据此实现摄像机运动姿态的记录和自动恢复。

附图说明

图1示出了根据本发明一示例性实施例的一种光电挡片结构的立体结构示意图；

图2示出了根据本发明一示例性实施例的一种光电挡片结构、光遮断器和摄像机的工作部之间的结构示意图；

图3示出了根据本发明一示例性实施例的预设初始位置的示意图；

图4示出了根据本发明一示例性实施例的一种光电挡片结构的平面结构示意图；

图5示出了根据本发明一示例性实施例的一种摄像机的运动恢复方法的流程图；

图6示出了根据本发明一示例性实施例的一种不同规格挡片对应的电平维持时间的示意图；

图7示出了根据本发明一示例性实施例的一种光遮断器与挡片之间的相对位置关系的示意图；

图8示出了根据本发明一示例性实施例的另一种光遮断器与挡片之间的相对位置关系的示意图；

图9示出了根据本发明一示例性实施例的又一种光遮断器与挡片之间的相对位置关系的示意图；

图10示出了根据本发明一示例性实施例的一种电子设备的结构示意图；

图11示出了根据本发明一示例性实施例的一种摄像机的运动恢复装置的框图。

具体实施方式

为对本发明进行进一步说明，提供下列实施例：

图1示出了根据本发明一示例性实施例的一种光电挡片结构的立体结构示意图，如图1所示，该光电挡片结构1可以包括：

底座11；

第一圆柱筒12，一端固定安装于所述底座11的一侧端面上；

多个挡片13，固定安装于所述第一圆柱筒12的另一端的环形端面上，且相邻挡片13之间留有间隙14；其中，所述多个挡片13中包含一个第一长度规格的挡片131，且其余挡片为第二长度规格的挡片132。

1、运动检测原理

光电挡片结构1设置于摄像机中，并与摄像机内的光遮断器2相配合，从而当该光电挡片结构1装配至摄像机后，摄像机的工作部3与光电挡片结构1和光遮断器2中的任一个同步运动、与另一个相对运动。在本发明中，“工作部”可以理解为：摄像机中与镜头转动相关的功能部件，比如图2所示的镜头31、通过垂直转轴32驱动镜头31在水平方向转动的步进电机(图中未示出)等。

在本发明中，以图2所示情况为例，则“同步运动”应当理解为：光电挡片结构1与工作部3在步进电机的驱动下同时转动且转动方向、角度均相同，或者两者都维持静止，使得工作部3在外力作用下发生运动时，比如镜头31在水平方向发生转动时，光电挡片结构1可以产生同一方向、同一角度的转动，以便检测到转动的发生。类似地，“相对运动”应当理解为：光电挡片结构1与工作部3在步进电机的驱动下进行转动或维持静止时，光遮断器2的绝对位置始终不会发生变化。具体地，比如图2所示，当工作部3与光电挡片结构1绕垂直转轴32同步转动时，工作部3与光遮断器2相对运动。类似地，也可以使得工作部3与光遮断器2进行同步转动，且工作部3与光电挡片结构1进行相对运动，此处不再赘述。

光遮断器2上设有与光电挡片结构1相配合的沟道21，该沟道21的一侧为光线发射器22、另一侧为光线感应器23，且当光线由发射器22正常发射至感应器23时，光遮断器2输出第一电平(如高电平)，当光线被光电挡片结构1上的任一挡片13遮挡而无法发射至感应器23时，光遮断器2输出第二电平(如低电平)。因此，当光电挡片结构1随工作部3进行转动至某个确定的姿态时，光遮断器2的输出信号应当是确定的第一电平或第二电平；如果光遮断器2的输出信号发生变化时，说明光电挡片结构1和工作部3发生了同步转动，那么：

I同步转动可能属于用户的人为控制结果；

II如果此时并不存在用户的人为控制操作，则说明摄像机在外力作用下被迫发生了姿态变化，因而完成了对摄像机的被迫运动的自动检测。

而在本发明的实施例中，正是通过在光电挡片结构1上设置了多个挡片13，使得摄像机的工作部3被固定于任意姿态时，均可以根据光遮挡器2的输出电平变化，检测出是否存在基于外力的被迫运动，从而实现后续的自动姿态恢复操作。

需要说明的是：

1)挡片规格

为了便于对工作部3的姿态确定和控制，需要定义一预设初始位置，并将工作部3的每一姿态记录为与该预设初始位置之间的相对位置变化。因此，本发明通过为光电挡片结构1上的挡片13设置不同规格，即对应于预设初始位置的挡片为第一长度规格131，而其他挡片为第二长度规格132，使得摄像机通过寻找该第一长度规格的挡片131，即可确定预设初始位置；比如图3所示，当光遮挡器2对准该第一长度规格的挡片131的一侧边沿时，认为工作部3处于预设初始位置(比如摄像机的镜头朝向正前方)。

其中，第一长度规格与第二长度规格之间的规格差异可以为长度差异；比如图4所示，第一长度规格的挡片131的俯视投影长度大于(或者小于，只要存在差异即可)第二长度规格的挡片的俯视投影长度。

2)挡片数量

由于本发明的运动检测是基于光遮断器2的输出电平变化情况来实现的，因而可以通过增加挡片数量和密度，以提升对光遮断器2与光电挡片结构1之间的相对运动的敏感度。

其中，为了确保摄像头的工作部3转动至任意姿态时，都具有相同或近似的敏感度，可以对多个第二长度规格的挡片132进行均匀分布。由于光电挡片结构1中同时包含第一长度规格和第二长度规格的挡片，因而上述的“均匀分布”应当理解为：如图4所示，假定第一长度规格的挡片131对应于环形端面的第一圆弧段121，第二长度规格的挡片132对应于剩余的第二圆弧段122，那么多个第二长度规格的挡片132在第二圆弧段122上等间距分布。

作为一较为具体的实施方式，还可以使得相邻挡片之间的间隙规格与第二长度规格的挡片132的规格相同。

3)挡片形状

为了确保光电挡片结构1上的挡片13与光遮断器2之间的配合，可以使得每个挡片13在环形端面上的投影均呈圆弧段，从而避免挡片13在运动过程中与光遮断器2上的沟道21两侧发生碰撞、摩擦等干涉现象。

2、姿态恢复原理

本发明提供了一种摄像机，该摄像机包括：上述的工作部，以及：

情况1、光遮断器和如本发明中任一技术方案所述的光电挡片结构；其中，当工作部绕垂直转轴转动时，工作部与光遮断器和光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动；

情况2、光遮断器和如本发明中任一技术方案所述的光电挡片结构；其中，当工作部绕水平转轴转动时，工作部与光遮断器和光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动；

情况3、第一光遮断器和第一组如本发明中任一技术方案所述的光电挡片结构、第二光遮断器和第二组如本发明中任一技术方案所述的光电挡片结构；

其中，当工作部绕垂直转轴转动时，工作部与第一光遮断器和第一组光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动；

当工作部绕水平转轴转动时，工作部与第二光遮断器和第二组光电挡片结构中的任一个相对运动、与另一个同步运动。

那么，针对上述任一情况的摄像机，图5示出了根据本发明一示例性实施例的一种摄像机的运动恢复方法的流程图，如图5所示，该方法应用于摄像机的控制组件，可以包括以下步骤：

步骤502，检测到所述摄像机内的光遮断器的输出信号发生变化，确定所述摄像机的工作部由第一姿态转为第二姿态，且该变化与用户指令无关。

在本实施例中，基于上述的“运动检测原理”，将光遮断器的输出信号作为运动检测的判断条件，从而准确识别出摄像机是否基于外力而被迫发生运动。

步骤504，将所述摄像机的工作部由所述第二姿态调整至预设初始姿态，其中在所述预设初始姿态下，所述光遮断器与相应的光电挡片结构上的第一长度规格的挡片的一侧边沿对准。

在本实施例中，涉及到对摄像机的工作部的姿态初始化(即调整至预设初始状态)，则基于光电挡片结构的具体结构，可以采用多种不同方式来实现；下面以其中两种较为具体的实现方式为例，对姿态初始化过程进行详细描述。

实施例一

假定第一长度规格的挡片对应的圆弧段长度为L、第二长度规格的挡片对应的圆弧段长度为h，且L＞h；此时，如果光遮挡器或光电挡片结构在电机控制下实现匀速转动，且第一长度规格的挡片对光遮挡器造成的遮挡时间为t1、第二长度规格的挡片对光遮挡器造成的遮挡时间为t2，则必然存在t1＞t2，具体如图6所示。同时，由于挡片对光遮挡器造成遮挡时，输出信号为相同的连续信号(比如低电平信号)，因而可以根据光遮挡器每次输出相同的连续信号时的时间长度，确定对应造成遮挡的挡片规格。

因此，通过控制光电挡片结构或光遮断器匀速转动，并记录光遮断器每次连续输出低电平信号(用于举例说明，也可以为高电平信号)时的时间长度，则当时间长度与第一长度规格的挡片的圆弧段长度以及光电挡片结构的转动速度相匹配(比如时间长度t0＝圆弧段长度L/转动速度v)时，确定该时间长度对应于第一长度规格的挡片。

此外，摄像头中将第一长度规格的挡片的一侧边沿预配置为零点位置，在找到该第一长度规格的挡片后，通过转动光电挡片结构或光遮断器，使得光遮断器对准零点位置，即可完成预设初始位置的姿态调节。

实施例二

假定第一长度规格的挡片对应的圆弧段长度为L、第二长度规格的挡片对应的圆弧段长度为h，且L＝2h；以及，光电挡片结构上的相邻挡片之间的间隔对应的圆弧段长度为h。基于上述硬件结构，即可通过下述方式实现姿态初始化：

a.转动光电挡片结构或光遮断器，使得光遮断器对准光电挡片结构上的任一挡片的边沿；

b.向预设方向第一次转动光电挡片结构或光遮断器，且转动距离为预设长度h的一半，即h/2；

c.向预设方向第二次转动光电挡片结构或光遮断器，且转动距离为预设长度h。

经过上述处理，可能存在以下几种情况：

情况一、在步骤a中，光遮断器2最初对准了第二长度规格的挡片的一侧，比如图7所示，假定对准了第二长度规格的挡片132的左侧。那么，假定光电挡片结构1相对于光遮断器2向左移动，则经过步骤b后，光遮断器2对准第二长度规格的挡片132的正中位置；然后，经过步骤c后，光遮断器2对准的对象由该第二长度规格的挡片132移动为右侧的间隙14的正中位置，且在该过程中造成光遮断器2的输出结果发生了一次变化，即由低电平变化为高电平。

情况二、如图8所示，在步骤a中，光遮断器2最初对准了第一长度规格的挡片131的左侧。那么，假定光电挡片结构1相对于光遮断器2向左移动，则经过步骤b后，光遮断器2对准距离第一长度规格的挡片131的左侧边沿h/2处；然后，经过步骤c后，光遮断器2对准的位置由距离左侧边沿h/2处移动至距离左侧边沿1.5h处，且在该过程中光遮断器2的输出结果不会发生变化，即维持低电平。

情况三、如图9所示，在步骤a中，光遮断器2最初对准了第一长度规格的挡片131(或第二长度规格的挡片132)的左侧。那么，假定光电挡片结构1相对于光遮断器2向右移动，则经过步骤b后，光遮断器2对准其左侧间隙14的正中位置；然后，经过步骤c后，光遮断器2对准的对象由该间隙14移动为其左侧的第二长度规格的挡片132’的正中位置，且在该过程中造成光遮断器2的输出结果发生了一次变化，即由高电平变化为低电平。

因此，基于上述处理过程，可以根据光遮断器2在步骤c的过程中的输出信号是否发生变化，判断当前是否已对准第一长度规格的挡片131；其中，如果未发生变化，说明已经对准第一长度规格的挡片131。然后，通过转动光电挡片结构1或所述光遮断器3，使得光遮断器3对准第一长度规格的挡片131的一侧边沿，即零点位置，从而完成预设初始位置的姿态调节；当然，如果输出信号发生变化，可以通过返回并重复执行步骤c，直至找到第一长度规格的挡片131。

步骤506，调取记录的所述第一姿态与所述预设初始姿态之间的相对位置关系，并将所述工作部由所述预设初始姿态调整至所述第一姿态。

在本实施例中，相对位置关系可以保存在摄像机的本地存储空间内，或者上传至云端。其中，相对位置关系具体可以表现为第一姿态与预设初始姿态之间的转动方向和转动角度，比如“水平方向顺时针转动32°”等。

此外，在上述任一实施例中，如图4所示，光电挡片结构1还可以包括：

第二圆柱筒14，一端固定安装在所述底座11的所述一侧端面上；

其中，所述第二圆柱筒14位于所述第一圆柱筒12的内部，所述第二圆柱筒14的外壁与所述第一圆柱筒12的内壁之间留有环形间隙，所述第二圆柱筒14的外壁与所述第一圆柱筒12的内壁之间通过位于所述环形间隙内的沿周向均布的多个加强筋141连接，所述第二圆柱筒14的内壁与所述底座11的内端面之间通过沿周向均布的多个肋板142固定连接。

同时，位于所述第二圆柱筒12内部的所述底座11上设有一个中心孔111，沿所述中心孔111的周向均布有多个安装孔112。

图10示出了根据本申请的一示例性实施例的电子设备的示意结构图。请参考图10，在硬件层面，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成摄像机的运动恢复装置。当然，除了软件实现方式之外，本申请并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

请参考图11，在软件实施方式中，该摄像机的运动恢复装置可以包括检测单元、初始化单元和恢复单元。其中：

检测单元，检测到所述摄像机内的光遮断器的输出信号发生变化，确定所述摄像机的工作部由第一姿态转为第二姿态，且该变化与用户指令无关；

初始化单元，将所述摄像机的工作部由所述第二姿态调整至预设初始姿态，其中在所述预设初始姿态下，所述光遮断器与相应的光电挡片结构上的第一长度规格的挡片的一侧边沿对准；

恢复单元，调取记录的所述第一姿态与所述预设初始姿态之间的相对位置关系，并将所述工作部由所述预设初始姿态调整至所述第一姿态。

可选的，所述初始化单元具体用于：

控制所述光电挡片结构或所述光遮断器匀速转动；

记录所述光遮断器每次连续输出低电平信号时的时间长度；

当所述时间长度与所述第一长度规格的挡片的圆弧段长度以及所述光电挡片结构的转动速度相匹配时，确定所述时间长度对应于所述第一长度规格的挡片；

转动所述光电挡片结构或所述光遮断器，使得所述光遮断器对准所述第一长度规格的挡片的所述一侧边沿。

可选的，所述光电挡片结构上的第二长度规格的挡片对应的圆弧段长度为预设长度，相邻挡片之间的间隙对应的圆弧段长度为所述预设长度，且所述第一长度规格的挡片对应的圆弧段长度为所述预设长度的两倍；以及，所述初始化单元具体用于：

转动所述光电挡片结构或所述光遮断器，使得所述光遮断器对准所述光电挡片结构上的任一挡片的边沿；

向预设方向第一次转动所述光电挡片结构或所述光遮断器，且转动距离为所述预设长度的一半；

向预设方向第二次转动所述光电挡片结构或所述光遮断器，且转动距离为所述预设长度；

若所述第二次转动的过程中，所述光遮断器的输出信号未发生变化，则确定所述光遮断器对应于所述第一长度规格的挡片，并转动所述光电挡片结构或所述光遮断器，使得所述光遮断器对准所述第一长度规格的挡片的所述一侧边沿；否则，返回并重复执行所述第二次转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。