远程户外监控装置及自动监测控制方法

专利名称：远程户外监控装置及自动监测控制方法
技术领域：
本发明涉及大型户外监控装置领域，特別涉及一种远程户外监控装置及自 动监测控制方法。 背景技木
随着科技的进步，视频监控系统正在向数字化、智能化方向发展，并且与地
理信息系统(GIS)结合也是其发展的必然方向。许多大型户外监控工程(如森林 防火、边防巡逻、海事侦测、机场安保、军事保护、环保监测等)，普遍采用高倍 摄像镜头加云台作业的方式，以较少的前端设备监控更广的监控面积。
大型户外监控工程最看重图像质量和目标定位两个指标，有了清晰的图像， 才能为系统的智能化应用打下坚实的基础，不管是实时的监看，还是基于视频图 像的智能识別，图像的清晰度总是越高越好。
然而，由于户外监控受地形、环境、季节、气候等因素的影响，加之目前监 控系统的应用水平受技术瓶颈的限制，监控的视频图像不稳定、图像质量普遍较 低、目标定位误差较大， 一些新的智能化应用无法付诸实施，许多用户的个性化 需求无法得到满足。
目前市场上的同类产品，主要由户外控制箱、云台、摄像机构成(见附图5)， 其中，户外控制箱包括电源、IP处理模块、云台解码卡、云台驱动器、温控、加 热器、风扇等组成，摄像机包括高倍镜头、防护罩、溫感、加热器、雨刮等。该 类型的产品，虽然可以实现对云台水平转角和垂直俯仰角的控制，和获取水平转 角及垂直俯仰角的参数；但不能实现对镜头的智能控制，并且在运行过程中，镜 头的焦距是由镜头自动聚焦获得，无法实现对镜头变焦的远程自动控制，更不能 获得实时的镜头焦距这一参数。
由于只能对云台的水平转角和垂直俯仰角的参数进行预置和获取，不能对镜 头焦距的参数进行预置和获取，故视频图像的获取由摄像机自动对焦而产生，各目标监测点的图像并非同样清楚，例如，对于同一角度不同景深的图像，镜头自 动聚焦后同一角度不同景深的图像使用了相同的焦距采集图像，使得在同一角度 获取的不同景深的图像并非同样清晰，如果该图像直接用于精确的智能识别，将 会使图像的智能识别出现无法识别和错误识別的情况，由此频繁的产生报警错误。 同时，由于不能对镜头焦距的参数进行预置和获取，使得目标的精确定位成 为空谈。由于目前的系统对当前监测位置的海拨高度、经度、纬度已知，如在当 前监测位置的前提下，系统只能获得的云台的水平转角、垂直俯仰角，缺少实时 的镜头焦距，也就无法计算出当前监测位置到目标位置的直线距离，也就无法与 GIS地图的三维模型结合，利用空间三維函数测算出目标位置的经度、纬度和海 拨高度。
所以，目前市场上的同类型产品在解决目标定位的问题上，采用了两点虚拟 定位的方法，即需要实现某个目标的定位时，由当前监测点获取的相关参数结合 相邻监测点获取的相关参数，虚拟推测出目标的海拨高度、经度、纬度。由于户 外环境的相对复杂，高低错落，加之同类型产品的精度不高，使得获取的水平转 角、垂直俯仰角本身就不精确，这样使得虛拟推测出的目标位置误差较大。对于 一些面积较小只需要一套监测设备即能解决问题的监测点，目标定位根本无从谈 起。
综上所述，由于不能获取监控范围内任意目标的清晰图像，也不能解决目标 的精确定位问题，使得目前的远程户外监控产品只能满足户外监控的初级需求， 即只能监看到监控范围的大概图像，在需要目标定位时，只能得出一个相对的位 置，甚至只能判断目标与监测点的相对方位，而不能获取目标的准确三维方位位 置。
如果要解决以上问题，就必须精确控制监测点和目标位置的三维参数，这就 要求前端监控设备能有效控制，并且能够获取镜头的焦距、云台的水平转角、垂 直俯仰角这三个重要的参数。这样，用户可以根据监测点的不同情况，预置镜头 的焦距、云台的水平转角、垂直俯仰角不同的参数，以保证监测目标能够清晰成 像。然而目前在大型户外远程监控装置领域里还没有这样的装置。

发明内容
本发明的一目的是针对现有的远程户外监控装置存在的不足，提供一种能够 清晰、准确获取目标点视频信息和三维坐标参数的远程户外监控装置。
本发明的又一目的是针对现有的远程户外自动监测控制方法存在的不足，提 供一种能够清晰、准确获取目标点异常情况，避免误报，提高报警准确率的自动 监测控制方法。
本发明远程户外监控装置的目的是这样实现的包括安装在重型数字云台上 的摄像机及镜头，设置在基站控制箱内的IP视频处理模块，镜头与摄像机电信号 连接，摄像机与IP视频处理模块电信号连接，其特征在于所述基站控制箱内还 设置有云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、云台步进电机驱动器，云镜解码卡分 別与摄像机、IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、镜头步进电机驱动器电信 号连接，镜头步进电机驱动器与镜头电信号连接，重型数字云台、摄像机、镜头、 IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、云镜解码卡、镜头步进电机驱动器均与 设置在基站控制箱内的电源电连接。
本发明远程户外自动监测控制方法的目的是这样实现的自动监测控制方法 的步骤如下
a. 根据监测系统前端基站监控点的远程户外监控装置与目标监测点之间的 空间差异，分別设置各目标监测点的预置位，预置位通过设置远程户外监控装置 的镜头焦距、水平转角、垂直俯仰角形成，将各预置位串联成监测运行轨迹并保 存；
b. 前端基站监控点的远程户外监控装置的镜头沿着监测运行轨迹，自动扫
描；
c. 远程户外监控装置的IP视频处理模块对扫描采集的视频信号进行压缩编 码，通过网络回传至控制中心；
d. 控制中心对接受的视频信号进行图像识別， 一旦发现目标监测点出现异常 情况，镜头锁定目标，并将目标居中，自动调节镜头焦距，放大目标监测点图像， 用于进行再次图像识别，情况属实则系统自动触发报警，情况不属实，则系统自动归位到扫描状态，继续按监测运行轨迹扫描；
e. 镜头锁定目标后，同时远程户外监控装置的云镜解码卡计算出镜头的水平 转角、垂直俯仰角，并根据镜头当前的焦距计算出目标距镜头的直线距离，通过 网络回传至控制中心；
f. 控制中心根据当前监控点的三維坐标位置和镜头当前的监测距离、水平转 角、垂直俯仰角，根据空间三角函数，结合地理信息系统即可实现目标的精确定 位。
由于远程户外监控装置采用了上述方案，在远程户外监控装置的基站控制箱 内设置有云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、云台步进电机驱动器，云镜解码卡 分別与摄像机、IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、镜头电机驱动器电信号 连接，镜头电机驱动器与镜头电信号连接。采用步进电机驱动，有別于高速球等 摄像系统，它通过对步进电机预支器发送脉冲来控制云台的水平旋转、俯仰旋转 和镜头的伸缩，可以精确控制云台的水平转角、垂直转角，以及镜头焦距的调节。 采用云镜解码卡集成控制，云镜解码卡是本系统的控制中枢，集成了本系统的主 要控制功能，它可以解决系统的参数设置与获取问题，通过数字集成电路对云台 的水平、垂直旋转和镜头的变焦进行自动控制；此外，云镜解码卡还集成了视频 切换、辅助设备控制、限位等功能，使前端基站的智能控制集约化。尤其是采用 云镜解码卡除了能够对云台的水平转角和垂直俯仰角进行预置位设置之外，还能 够对镜头的焦距进行预置位设置。并且通过步进电机驱动器和云镜解码卡结合， 使云镜解码卡可以有效的控制和获取镜头水平转角、垂直俯仰角及焦距的参数， 这样就使目标定位的三个关键参数能够精确预设置， 一改传统的直流电机驱动无 法精确预置这三个参数的弱点。通过这种预置位设置，能够使监控范围内各区域 获取的目标视频图像都能达到清晰可辩的水平，为视频智能识別打下了坚实的基 础，同时能精确测算目标的地理位置。
由于远程户外自动监测控制方法采用了上述方案，根据监测系统前端基站监 控点的远程户外监控装置与目标监测点之间的空间差异，分别设置各目标监测点 的预置位，预置位通过设置远程户外监控装置的镜头焦距、水平转角、垂直俯仰角形成，将各预置位串联成监测运行轨迹并保存。采用对各目标监测点进行预置 位设置并串联成监测运行轨迹，摄像系统可以覆盖监控范围内的所有区域。把各 预置位的一帧帧静止图像根据运行轨迹拼接起来，就会形成如环幕影院里的三维 银幕；并且，对于同一角度不同景深的区域，也可以分别设置不同的焦距，以保 证所有的监测目标能够清晰成像，为视频智能识别打下了坚实的基础；只要在系 统中添加各类智能识别軟件，可以使监控系统智能化(如林火识別、烟尘识別、 穿越警戒线等智能行为识别)，有效解决人工值守带来的漏报、误报问题，降低人 力成本。在控制中心对接受的视频信号进行图像识別时， 一旦发现目标监测点出 现异常情况，镜头锁定目标，并将目标居中，自动调节镜头焦距，放大目标监测 点图像，用于进行再次图像识別，情况属实则系统自动触发报警，情况不属实， 则系统自动归位到扫描状态，继续按监测运行轨迹扫描。本方法釆用独有的再次 图像识别机制，能够准确掌握异常情况的属实性，避免漏报、误报现象的发生。 并且一旦镜头锁定目标后，同时远程户外监控装置的云镜解码卡计算出镜头的水 平转角、垂直俯仰角，并根据镜头当前的焦距计算出目标距镜头的直线距离，通 过网络回传至控制中心；控制中心根据当前监控点的三维坐标位置和镜头当前的 监测距离、水平转角、垂直俯仰角，根据空间三角函数，结合地理信息系统即可 实现目标的精确定位，为监控指挥提供精准的三维地理位置，解决了现有的户外 监测控制方法只能提供大概方位的不足，为后续处理贏得时间。
本发明使户外检测系统能够对监控范围内的所有目标精确定位，并保证监控 范围内所有的图像成像清晰，加之本系统独有的发现目标异常后自动居中放大的 二次扫描机制，可以保证本装置可以与目前多种前沿的智能技术相结合，解决不 同行业、不同环境、不同用户的个性化需求。


图1为本发明远程户外监控装置的电路框图2为远程户外监控装置的云镜解码卡的电路图3为远程户外监控装置的基站控制箱控制电路图4为本发明自动监测控制方法的流程图5为现有技术户外监控装置的电路框图。
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具体实施例方式
参见图1至图3，本发明远程户外监控装置包括安装在重型数字云台上的 摄像机及镜头，镜头与摄像机电信号连接，摄像机和镜头用摄像机护罩保护， 所述镜头采用步进电机驱动的高倍变焦镜头，所述重型数字云台为两台步进电 机驱动的云台，其中包括一台驱动云台水平转动的步进电机，和一台驱动云台 垂直转动的步进电机；设置在基站控制箱内的IP视频处理模块，摄像机与IP 视频处理模块电信号连接。所述基站控制箱内还设置有云镜解码卡、镜头步进 电机驱动器、云台步进电机驱动器，所述云台步进电机驱动器分为水平步进电 机驱动器和垂直步进电机驱动器。所述云镜解码卡分別与摄像机、IP视频处理 模块、云台步进电机驱动器、镜头步进电机驱动器电信号连接，镜头步进电机 驱动器与镜头电信号连接，重型数字云台、摄像机、镜头、IP视频处理模块、 云台步进电机驱动器、云镜解码卡、镜头步进电机驱动器均与设置在基站控制 箱内的电源电连接。所述基站控制箱内还设置有温度控制器、加热器、风扇， 温度控制器分别与加热器、风扇电连接，温度控制器、加热器、风扇均与电源 连接。
所述云镜解码卡包括由一个微处理器芯片U01，三个放大驱动器U4、 U5、 U6，多个继电器J1、 J2、 J3、 J4、 J5、 J6，六个光电耦合器IC1、 IG2、 IC3、 IC4、 IC5、 IC6組成的控制电路和镜头控制端口 JP3、限位控制端口 JP4、云镜 控制端口 JP5、辅助控制端口 JP6、视频切换端口 JP7、串口通讯端口 J232。所 述微处理器芯片U01采用型号为89C55的微处理器芯片，也可以采用其它类似 系列的微处理器芯片。所述串口通讯端口 J232连接微处理器芯片，所述微处理 器芯片U01通过第一放大驱动器U6分別经两个继电器J5、 J6连接镜头控制端 口 JP3，用于控制镜头光圈和镜头聚焦；所述微处理器芯片U01通过第二放大驱 动器U4经继电器J1连接视频切换端口 JP7，用于控制视频切换；所述微处理器 芯片U01通过三组光电耦合器连接限位控制端口 JP4，用于分別控制云台水平限 位、垂直限位以及镜头变焦大小限位；其中，由两个光电耦合器IC1、 IC2组成 的一組控制云台水平限位，由两个光电耦合器IC3、 IC4组成的一组控制云台垂
10直限位，由两个光电耦合器IC5、 IC6組成的一组控制镜头变焦大小限位。所述 微处理器芯片U01与云镜控制端口 JP5连接，用于控制对云台水平位移、对云 台垂直位移、对镜头变焦的脉沖，和用于控制云台水平位移的方向、云台垂直 位移的方向、镜头变焦的增减；云镜控制端口 JP5的接口通路PLS1控制对云台 水平位移的脉冲， -接口通路DIR1控制云台水平位移的方向，接口通路PLS2控 制对云台垂直位移的脉冲，接口通路DIR2控制云台垂直位移的方向，接口通路 PLS3控制对镜头变焦的脉沖，接口通路DIR3控制镜头变焦的增减。所述微处理 器芯片U01通过第三放大驱动器U5经三个继电器J2、 J3、 J4连接辅助控制端 口 JP6，其中一个继电器J2用于控制摄像机护罩的雨刷工作，另外两个继电器 J3、 J4控制的通路作为本装置为系统功能扩展而预留的接口 。
所述基站控制箱设置有用于镜头控制线路的连接端口 JP11，用于云台控制 线路的连接端口 JP9、 JP10，用于音、视频、网络的连接端口 JP12，用于电源 输出的连接端口 JP8。所述用于镜头控制线路的连接端口 JP11分別连接云镜解 码卡的限位控制端口 JP5和镜头步进电机驱动器。所述用于云台控制线路的连 接端口分为云台水平控制端口 JP9和云台垂直控制端口 JP10,云台水平控制端 口 JP9分別连接云镜解码卡的限位控制端口和云台的水平步进电机驱动器，云 台垂直控制端口 JP10分别连接云镜解码卡的限位控制端口和云台的垂直步进电 机驱动器。所述用于音、视频、网络的连接端口 JP12分别连接云镜解码卡的视 频切换端口 JP7和IP视频处理模块。所述用于电源输出的连接端口 JP8分別连 接云镜解码卡的辅助控制端口 JP6和电源。云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、 云台步进电机驱动器以及各连接端口的接地脚接地。所述基站控制箱设置的各 连接端口均采用航空插座，以保证接插稳定、牢固。
由于重型数字云台自重达到了 18KG以上，使得工作时抖动小，运行平稳， 在户外风力较大时，仍然可以保证摄像机的稳定运行。摄像机护罩自带雨刷，具 有防雨、防风、防尘、防腐蚀等性能，保证了摄像机长期稳定运行。
由于基站控制箱内设有温度控制器、加热器、风扇等，当温度高至上临界点 时，风扇运转，加上箱体本身良好的散热性能，可以保证箱体内温度不会超高；当温度低至下临界点时，加热器发热，加上箱体本身具有良好的密闭性能，可以 保证箱体内温度恒定在正常的范围以内。
本发明远程户外监控装置的云镜解码卡，是本装置的核心控制部件。其作用 一为接受后台软件的控制信号，通过计算将控制信号转换为脉冲信号，通过对镜 头步进电机驱动器发送脉沖来精确控制镜头的伸縮，通过对云台步进电机驱动器 发送脉冲来精确控制重型数字云台的水平旋转和垂直旋转。其作用二为存储目标 定位需要的三个重要参数，即镜头的焦距、水平转角、垂直俯仰角。云镜解码卡 的存储器能记录对镜头和重型数字云台分別发送的脉冲数量，存储的脉冲数量为 简单的数值，因此可以保存足够的信息，当控制中心需要对目标进行定位时，云 镜解码卡便可提取存储器内存储的这三个参数，通过计算将数值计算为镜头的焦 距、水平转角、垂直俯仰角这三个参数回传至控制中心。其作用三为控制视频输 入的切换，在正常情况下，IP视频处理模块压縮处理本装置的摄像机采集的视频 图像，通过微波回传至控制中心。同时，前端基站由于置身户外，本系统还会安 装一台安保摄像机，配合智能图像识別器用于防盗。当安保摄像机所摄视频经智 能图像识别器扫描后发现异常，系统则自动触发报警，此时，云镜解码卡自动切 换视频，经由IP处理模块采集压缩，通过微波回传至控制中心。其作用四为控制 本装置的其它辅助功能，这些辅助功能一般不需要精确控制和获取参数， 一般为 自动完成。这些辅助功能包括镜头的自动聚集和自动光圈，摄像机护罩的雨刷运 行。考虑到系统的扩展性，本装置在辅助控制端口预留了 2个自动控制接口。
参见图4，采用本发明远程户外监控装置的自动监测控制方法的步骤如下 a.根据监测系统前端基站监控点的远程户外监控装置与目标监测点之间的 空间差异，分別设置各目标监测点的预置位，预置位通过设置远程户外监控装置 的镜头焦距、水平转角、垂直俯仰角形成，将各预置位串联成监测运行轨迹并保 存。
对各目标监测点的预置位设置采用如下方法
镜头的水平转角设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中心 通过微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP视频处理模块接受网络信号后向云镜解码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向云台发送的脉冲 次数，并通过水平步进电机驱动器向驱动云台水平转动的步进电机发送脉冲指令 和方向指令，云台开始水平位移，直至达到设置的水平转角为止；
镜头的垂直俯仰角设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中 心通过微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP处理模块接受网络信号后向 云镜解码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向云台发送的脉冲次 数，并通过垂直步进电机驱动器向驱动云台垂直转动的步进电机发送脉冲指令和 方向指令，云台开始垂直位移，直至达到设置的垂直俯仰角为止；
镜头的焦距设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中心通过 微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP处理模块接受网络信号后向云镜解 码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向镜头发送的脉冲次数，并 通过镜头步进电机驱动器向镜头步进电机发送脉冲指令和方向指令，镜头开始伸 缩变倍，直至达到设置的焦距为止。
镜头的水平转角设置包括当云台水平位移至硬件运行的物理死角时，云镜解 码卡控制光藕通过限位控制端口向水平步进电机驱动器发出停止指令；镜头的垂 直俯仰角设置包括当云台垂直位移至软件设置的非运行方位角时，云镜解码卡控 制光藕通过限位控制端口向垂直步进电机驱动器发出停止指令；镜头的焦距设置 包括当镜头伸縮至镜头焦距的最大或最小值时，云镜解码卡控制光藕通过限位控 制端口向镜头步进电机驱动器发出停止指令。
b. 前端基站监控点的远程户外监控装置的镜头沿着监测运行轨迹，自动扫描。
c. 远程户外监控装置的IP视频处理模块对扫描采集的视频信号进行压縮编
码，通过网络回传至控制中心。
d. 控制中心对接受的视频信号进行图像识别， 一旦发现目标监测点出现异常 情况，镜头锁定目标，并将目标居中，自动调节镜头焦距，放大目标监测点图像， 用于进行再次图像识别，情况属实则系统自动触发报警，情况不属实，则系统自 动归位到扫描状态，继续按监测运行轨迹扫描。对目标锁定，居中，放大，以利
13于图像识别软件对图像进行二次识别，也方便控制中心的管理人员进行肉眼观察。
e. 镜头锁定目标后，同时远程户外监控装置的云镜解码卡计算出镜头的水平
转角、垂直俯仰角，并根据镜头当前的焦距计算出目标距镜头的直线距离，通过
网络回传至控制中心。根据镜头的焦距，测算出从镜头位置a到目标位置b的直 线距离Lab，是因镜头的总焦距F和总有效距离L已知，则镜头的0. 0001倍焦距 所代表的监测距离Lc=L+ (F + 0. 0001)，当镜头的焦距为Fn时，其实际的监测距 离为Lab二(Fn + 0. 0001) XLc=(Fn + 0. 0001) X [L+ (F + 0.0001)]。
f. 控制中心根据当前监控点的三維坐标位置和镜头当前的监测距离、水平转 角、垂直俯仰角，根据空间三角函数，结合GIS地理信息系统即可实现目标的精
确定位。
以下为本发明用于森林防火智能监测系统的前端基站的一种优选实施例。通 过在林区高处安装镜头、基站控制箱、重型數字云台，然后通过微波与控制中心 相连，实现林区烟火的智能监测与预警，同时实现烟火目标的精确定位。
需要说明的是，为实现林区烟火的智能监测与预警，以及烟火目标的精确定 位，需要结合控制中心的GIS矢量地图，且需要在控制中心安装烟火智能识别软 件。
本优选实施例的监测控制方法如下
步骤(A):分別设置各监测点的预置位，包括镜头的焦距、水平转角、垂直 俯仰角，并保存；
步骤(B):根据步骤(A)保存的各预置位，串联成运行轨迹；
步骤(C):镜头根据步骤(B)保存的运行轨迹，自动扫描；
步骤(D):视频采集卡采集视频，并压縮视频信号，通过网络回传至控制中
心;
步骤(E):控制中心安装的烟火智能识别软件对图像进行识别(本识别软件 是本控制方法的外接模块，该模块只需输出判断结果，本控制方法不做具体说明)， 一旦发现监测点出现异常情况，系统自动触发预警；
步骤(F):系统一旦报警，镜头锁定目标，将目标居中，自动调节镜头焦距，
14放大监测点图像，烟火智能识别软件对图像进行二次识别， 一旦发现监测点出现
的异常情况属实，系统自动触发预警； 一旦发现监测点一次判断的异常情况不属 实，系统归位到步骤(E)的运行状态位，系统继续运行；
步骤(G):系统一旦报警，控制中心利用当前监控点的绵度、经度、海拨高 度，云台的水平转角、垂直夹角，以及镜头的焦距，结合地理信息系统(GIS)实 现目标的精确定位。
以下为本发明用于边防智能监测系统的前端基站一种优选实施例。通过在边 境线上的高处安装镜头、基站控制箱、重型数字云台，然后通过微波与控制中心 相连，实现边防区域的的智能监测与预警，同时实现目标的精确定位。
需要说明的是，为实现边防线上的智能监测与预警，以及目标的精确定位， 需要结合控制中心的GIS矢量地图，且需要在控制中心安装移动视频智能识別软 件。
本优选实施例的监测控制方法如下
步骤(A):分别设置各监测点的预置位，包括镜头的焦距、水平转角、垂直 俯仰角，并保存；
步骤(B):根据步骤(A)保存的各预置位，串联成运行轨迹；
步骤(C):镜头根据步骤(B)保存的运行轨迹，自动扫描；
步骤(D):视频采集卡采集视频，并压縮视频信号，通过网络回传至控制中
心5
步骤(E):控制中心安装的移动视频智能识別软件对图像进行识别，(本识 别软件是本控制方法的外接模块，该模块只需输出判断結果，本控制方法不做具 体说明)， 一旦发现监测点出现异常情况，系统自动触发报警；
步骤(F):系统一旦报警，镜头锁定目标，将目标居中，自动调节镜头焦距， 放大监测点图像，方便管理人员肉眼观测。
步骤(G):同时，利用当前监控点的纬度、经度、海拨高度，云台的水平转 角、垂直夹角，以及镜头的焦距，结合地理信息系统(GIS)实现目标的精确定位。
本发明远程户外监控装置及自动监测控制方法不仅仅局限于上述实施例，在 不违背本发明创造基本结构精神原则和监测方法基本精神原则所作的些许改动， 均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种远程户外监控装置，包括安装在重型数字云台上的摄像机及镜头，设置在基站控制箱内的IP视频处理模块，镜头与摄像机电信号连接，摄像机与IP视频处理模块电信号连接，其特征在于所述基站控制箱内还设置有云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、云台步进电机驱动器，云镜解码卡分别与摄像机、IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、镜头步进电机驱动器电信号连接，镜头步进电机驱动器与镜头电信号连接，重型数字云台、摄像机、镜头、IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、云镜解码卡、镜头步进电机驱动器均与设置在基站控制箱内的电源电连接。
2. 根据权利要求1所述的远程户外监控装置，其特征在于所述云镜解码 卡包括由微处理器芯片、放大驱动器、继电器、光电耦合器组成的控制电路和 镜头控制端口、限位控制端口、云镜控制端口、辅助控制端口、视频切换端口、 串口通讯端口 ；所述串口通讯端口连接微处理器芯片，所述微处理器芯片通过 第 一 放大驱动器分别经两个继电器连接镜头控制端口 ，用于控制镜头光圈和镜 头聚焦；所述微处理器芯片通过第二放大驱动器经继电器连接视频切换端口 ， 用于控制视频切换；所述微处理器芯片通过三组光电耦合器连接限位控制端口 ， 用于分别控制云台水平限位、垂直限位以及镜头变焦大小限位；所述微处理器 芯片与云镜控制端口连接，用于控制对云台水平位移、对云台垂直位移、对镜 头变焦的脉冲，和用于控制云台水平位移的方向、云台垂直位移的方向、镜头 变焦的增减；所述微处理器芯片通过第三放大驱动器经继电器连接辅助控制端 口，用于控制摄像机护罩的雨刷。
3. 根据权利要求1所述的远程户外监控装置，其特征在于所述镜头为步 进电机驱动的变焦镜头。
4. 根据权利要求1所述的远程户外监控装置，其特征在于所述重型数字 云台为两台步进电机驱动的云台，其中包括一 台驱动云台水平转动的步进电机， 和 一 台驱动云台垂直转动的步进电机。
5. 根据权利要求1所述的远程户外监控装置，其特征在于所述云台步进 电机驱动器分为水平步进电机驱动器和垂直步进电机驱动器。
6. 根据权利要求1所述的远程户外监控装置，其特征在于所述基站控制 箱设置有用于镜头控制线路的连接端口，用于云台控制线路的连接端口，用于 音、视频、网络的连接端口，用于电源输出的连接端口；所述用于镜头控制线 路的连接端口分別连接云镜解码卡的限位控制端口和镜头步进电机驱动器，所 述用于云台控制线路的连接端口分别连接云镜解码卡的限位控制端口和云台步 进电机驱动器，所述用于音、视频、网络的连接端口分別连接云镜解码卡的视 频切换端口和IP视频处理模块，所述用于电源输出的连接端口分别连接云镜解 码卡的辅助控制端口和电源，云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、云台步进电 机驱动器以及各连^姿端口的接地脚接地。
7. 根据权利要求1或6所述的远程户外监控装置，其特征在于所述基站 控制箱内设置有温度控制器、加热器、风扇，温度控制器分別与加热器、风扇 电连接，温度控制器、加热器、风扇均与电源连接。
8. —种采用权利要求1所述的远程户外监控装置的自动监测控制方法，其特 征在于该自动监测控制方法的步骤如下a. 根据监测系统前端基站监控点的远程户外监控装置与目标监测点之间的 空间差异，分别设置各目标监测点的预置位，预置位通过设置远程户外监控装置 的镜头焦距、水平转角、垂直俯仰角形成，将各预置位串联成监测运行轨迹并保 存；b. 前端基站监控点的远程户外监控装置的镜头沿着监测运行轨迹，自动扫描；c. 远程户外监控装置的IP视频处理模块对扫描采集的视频信号进行压縮编 码，通过网络回传至控制中心；d. 控制中心对接受的视频信号进行图像识别， 一旦发现目标监测点出现异常 情况，镜头锁定目标，并将目标居中，自动调节镜头焦距，放大目标监测点图像， 用于进行再次图像识別，情况属实则系统自动触发报警，情况不属实，则系统自 动归位到扫描状态，继续按监测运行轨迹扫描；e. 镜头锁定目标后，同时远程户外监控装置的云镜解码卡计算出镜头的水平 转角、垂直俯仰角，并根据镜头当前的焦距计算出目标距镜头的直线距离，通过 网络回传至控制中心；f.控制中心根据当前监控点的三維坐标位置和镜头当前的监测距离、水平转 角、垂直俯仰角，根据空间三角函数，结合地理信息系统即可实现目标的精确定 位。
9. 根据权利要求8所述的远程户外监控装置的自动监測控制方法，其特征在 于设置各目标监测点的预置位采用如下方法设置镜头的水平转角设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中心 通过微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP视频处理模块接受网络信号后 向云镜解码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向云台发送的脉冲 次数，并通过水平步进电机驱动器向驱动云台水平转动的步进电机发送脉冲指令 和方向指令，云台开始水平位移，直至达到设置的水平转角为止；镜头的垂直俯仰角设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中 心通过微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP处理模块接受网络信号后向 云镜解码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向云台发送的脉冲次 数，并通过垂直步进电机驱动器向驱动云台垂直转动的步进电机发送脉冲指令和 方向指令，云台开始垂直位移，直至达到设置的垂直俯仰角为止；镜头的焦距设置，根据监控点和目标监测点之间的空间差异，控制中心通过 微波向前端的远程户外监控装置发出指令，IP处理模块接受网络信号后向云镜解 码卡分发信号，云镜解码卡接受信号后解码并计算出向镜头发送的脉冲次数，并 通过镜头步进电机驱动器向镜头歩进电机发送脉冲指令和方向指令，镜头开始伸 縮变倍，直至达到设置的焦距为止。
10. 根据权利要求9所述的远程户外监控装置的自动监测控制方法，其特征 在于镜头的水平转角设置包括当云台水平位移至硬件运行的物理死角时，云镜 解码卡控制光藕通过限位控制端口向水平步进电机驱动器发出停止指令；镜头的 垂直俯仰角设置包括当云台垂直位移至软件设置的非运行方位角时，云镜解码卡 控制光藕通过限位控制端口向垂直步进电机驱动器发出停止指令；镜头的焦距设 置包括当镜头伸縮至镜头焦距的最大或最小值时，云镜解码卡控制光藕通过限位 控制端口向镜头步进电机驱动器发出停止指令。
全文摘要
本发明公开了一种远程户外监控装置，它通过在基站控制箱内设置云镜解码卡、镜头步进电机驱动器、云台步进电机驱动器，云镜解码卡分别与摄像机、IP视频处理模块、云台步进电机驱动器、镜头步进电机驱动器电信号连接，能够清晰、准确获取目标点视频信息和三维坐标参数。本发明还公开了一种自动监测控制方法，它通过设置各目标监测点的预置位，将各预置位串联成监测运行轨迹，镜头沿着监测运行轨迹，自动扫描，发现目标监测点出现异常情况，镜头锁定目标，并将目标监测点图像居中、放大，用于进行再次图像识别，并自动触发报警。它能够清晰、准确获取目标点异常情况，避免误报，提高报警准确率。
文档编号G02B7/08GK101552911SQ200910103599
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者陈秀祥 申请人:陈秀祥