专利名称：激光夜视一体化高速云台摄像机及其监控方法
技术领域：
本发明涉及监控设备，尤其是涉及一种无论白天黑夜，都能实现I公里范围内的监控，且经济高效、方便易用的激光夜视一体化高速云台摄像机及其监控方法。
背景技术：
随着监控系统在商用民用的日渐普及，监控摄像机被广泛应用在各个领域，为社会治安保驾护航。视频监控摄像机广泛应用于居民住宅、楼盘别墅、商场店铺、财务室。并且每天都在数以万计的速度增长。各个不同的应用领域，需要有不同类型的监控摄像机，在相当部分的户外应用中，通常要求摄像机能昼夜监控且其监控距离能够达到数百米至I公里，然而，在黑夜缺少光照的应用环境中，普通摄像机就几乎起不到监控作用，而大多数案件正是发生在黑夜。为解决这个问题，人们先后采用了多种技术手段，虽然在不同程度上发挥了作用，但不可避免的具有一定的缺限。 一种方法是加装照明用探照灯，其缺点是没有隐蔽性，设备体积大，电光效率低，距离不够远。还有一种方法是加装红外照明器，其缺点是寿命短，照射角度不易调节，监控距离近。中国专利200820016226. O公开了一种激光照明一体化智能高速云台摄像机。其技术方案为它包括云台和与云台固定在一起的摄像机，云台上还固定有激光照明器，激光照明器的光斑大小电动可调。其有益效果是，可以在夜间无光环境下全方位监视距离较远的景物，激光照明角度可电动调节，与摄像机成像角度一致。但这种技术方案由于设备整体体积大幅缩小、散热面积同步缩减的前提下，仍然采用激光器连续驱动的技术，激光器产生的过多的热量散不出去，从而限制了激光器的功率，导致监控距离提高不多，通常在200米左右，无法达到数百米至1000米的需求。另外，还有一种激光高速球产品，在具有上述缺点的同时，由于结构上的原因，激光高速球在垂直方向上尚不能实现±90°转动，限制了监控的区域。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明目的在于提供一种激光投射的照明角度能够自动跟随摄像机的视角，无论白天黑夜，都能实现I公里范围内的全方位无死角监控，且能同时拍摄车牌、方便调节光斑的激光夜视一体化高速云台摄像机。本发明通过以下技术措施实现的，一种激光夜视一体化高速云台摄像机，包括云台，分别安装在云台上的半导体激光器和一体化摄像机，所述半导体激光器前端安装有一光学变焦镜，所述云台内安装有驱动控制板，其中，所述云台上安装有一电连接驱动控制板的步进电机，该步进电机通过一丝杆水平传动光学变焦镜，所述驱动控制板上设置有与一体化摄像机电连接的接口，所述驱动控制板上设置有存储器，所述半导体激光发生器安装在半导体激光器外壳内且热传导安装在半导体激光器外壳外的散热片上。
作为一种优选方式，所述半导体激光器内设置有至少一台半导体红外激光发生器和一台红光激光发生器，所述半导体红外激光发生器和红光激光发生器通过一合束器光纤连接光学变焦镜，所述半导体红外激光发生器和红光激光发生器通过各自的驱动器并联接在驱动控制板上。具体的，所述半导体激光器外壳内设置有云台托板和固定光学变焦镜底部的调节架；所述调节架的一端活动铆接在云台托板上，调节架的另一端上设置有一调节螺丝孔，所述云台托板与调节螺丝孔相应的位置加工有一以铆接点为圆心的弧形槽，还设置有一与所述调节螺丝孔螺纹配合的带螺头的调节螺杆，所述弧形槽的宽度大于调节螺杆的直径小于螺头的直径，所述调节螺杆上还套接有一直径大于弧形槽宽度的压紧弹簧，所述激光照明器外壳对应调节螺杆轴线设置有一适应螺丝刀的调节孔，所述调节孔上设置有堵丝和密封橡胶垫圈。不用拆卸护罩，利用螺丝刀即可微调激光光斑照射的位置。作为一种优选方式，所述半导体激光发生器上设置有一电连接驱动控制板的温度传感器。用于监控半导体激光发生器的发热状态。 作为一种优选方式，所述一体化摄像机镜头外侧设置有一由电机驱动的雨刷。下雨时，可保证一体化摄像机的正常工作。具体的，所述驱动控制板上还设置有PS/2 口。作为一种优选方式，所述驱动控制板上还设置有通讯接口，所述通讯接口为RS-232接口、RS-422接口、RS485接口、USB接口、无线通讯接口中的任意一种或几种的组
八
口 ο本发明所要解决的另一问题是提供一种使用上述激光夜视一体化高速云台摄像机的监控方法，包括以下工作步骤(I)、建立数据库列表通过外接设置键盘或远程控制装置，向驱动控制板发送命令，使驱动控制板处于预置模式，手动调节一体化摄像机的焦距，再手动改变光学变焦镜的焦距，直到照明光斑大小达到用户的需求，再向驱动控制板发送数据保存命令，驱动控制板就记录下一体化摄像机变焦位置信息数据和光学变焦镜的变焦位置信息数据，并将其作为一对匹配数据保存在存储器中；依次办法，顺序改变一体化摄像机的焦距N次，就能得到N对预置匹配数据，一体化摄像机的整个变焦行程就被相应地分为N段，保存下的数据值定义为每段的终点，并建立成一数据库列表，供同步变焦时驱动控制板逻辑查询和判断使用；(2)、同步变焦数据库列表建立后，再发送命令，使驱动控制板转到同步模式，同步模式下，当驱动控制板再接收到一体化摄像机变焦位置的数据桢时，根据该桢数据中包含的焦距位置信息，查表并立即判断出本位置信息属于N段中的某一段，调出该段对应的光学变焦镜变焦位置的数据，控制电机转动到对应的步数，丝杆联动光学变焦镜镜片变焦到预设的位置，达到期望的最佳的照明角度；如查询到机芯的变焦位置数据大于d段小于e段，则判断的结果为e段，调出e段对应的光学变焦镜变焦位置的数据；N的取值越大，同步变焦就越精确，通常取值10以上就能满足大部分的需求；(3)、脉冲工作同步变焦确定后，驱动控制板根据半导体红外激光发生器的发热和散热时间，均匀间隔一定时间控制半导体红外激光发生器和一体化摄像机同步工作。作为步骤(3)的另一种工作方式、脉冲工作为同步变焦确定后，驱动控制板根据设置在半导体红外激光发生器上的温度传感器反馈的信息，均匀间隔一定时间控制半导体红外激光发生器和一体化摄像机同步工作，如温度过高则停止工作且向服务器报警。作为一种优选方式，还包括步骤(4)、拍摄车牌在需要观看车牌的监控状态时，同步变焦确定后，通过设置键盘或通讯接口远程控制发送命令打开看车牌模式，关闭半导体红外激光发生器，同时打开红光激光发生器进行观测，观察到并记录下车牌号码后，再次发送命令打开半导体红外激光发生器，同时关闭红光激光发生器，回归步骤(3)。本发明的步进电机属于开环控制，不需反馈，光学变焦镜的变焦位置的数据由步进电机微步细分驱动的步数，直接经驱动控制板计数后获得。用户在日后的使用中如发现屏幕上的照明区域不适合实际环境要求或自己的习惯时，可以重新进入数据库列表建立模式重新设定对应的数据。本发明在驱动控制板中预装了绝大部分主流品牌摄像机机芯的控制程序，机芯具 有身份标识功能，因此，本发明可以自动识别多种型号的一体化摄像机，用户在自行更换不同品牌型号的摄像机机芯，驱动控制板自动调出相应的控制程序，而不需要返厂更新。本发明将半导体激光器集成到高速云台上，构成一体式高速云台激光夜视仪，采用脉冲工作结合直接散热的方式可以在保证正常工作的同时使整体体积更小、功率更大，还实现了激光的同步变焦；并在加装红光激光器时能完成在隐蔽性的同时能拍摄车牌的功能。另外，不需拆卸护罩即可在外部调节光轴，从而避免照明光斑偏离摄像机的视场中央。
图I为本发明实施例I的结构示意图；图2为本发明实施例I的连接结构示意图；图3为本发明实施例I半导体激光器的切面结构示意图；图4为本发明实施例I半导体激光器内云台托板处的仰视图；图5为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。实施例I如图I、图2、图3和图4，一种激光夜视一体化高速云台摄像机，包括分别安装在高速云台I上的半导体激光器2和一体化摄像机3,半导体激光器2外壳前端安装有一光学变焦镜9，半导体激光器2内设置有一台半导体红外激光发生器6和一台红光激光发生器7,半导体激光器2外壳外设置大尺寸上散热片5和大尺寸侧散热片8,半导体红外激光发生器6与上散热片5热接触，红光激光发生器7与侧散热片8热接触，半导体红外激光发生器6和红光激光发生器7通过一合束器201光纤连接光学变焦镜9，半导体红外激光发生器6和红光激光发生器7通过各自的驱动器并联接在驱动控制板10上；半导体激光器2外壳内还设置有云台托板205和固定光学变焦镜9底部的调节架901 ;所述调节架901的一端活动铆接在云台托板205上，调节架901的另一端上设置有一调节螺丝孔，所述云台托板205与调节螺丝孔相应的位置加工有一以铆接点209为圆心的弧形槽210，还设置有一与所述调节螺丝孔螺纹配合的带螺头的调节螺杆208，所述弧形槽210的宽度大于调节螺杆208的直径小于螺头的直径，所述调节螺杆208上还套接有一直径大于弧形槽210宽度的压紧弹簧206，所述半导体激光器2外壳对应调节螺杆208轴线设置有一适应螺丝刀的调节孔207，所述调节孔207上设置有堵丝和密封橡胶垫圈。云台I内安装有驱动控制板10，其中，半导体激光器2外壳内安装有一电连接驱动控制板10的步进电机203，该步进电机203通过一丝杆204水平传动光学变焦镜9，所述驱动控制板10上设置有与一体化摄像机3电连接的接口，驱动控制板10上设置有存储器11，一体化摄像机3镜头外侧设置有一由电机驱动的雨刷4。驱动控制板10上还设置有PS/2 口和通讯接口。上述激光夜视一体化高速云台摄像机的监控方法，包括以下工作步骤(I)、建立数据库列表通过外接设置键盘12，向驱动控制板10发送命令，使驱动控制板10处于预置模式，手动调节一体化摄像机3的焦距，再手动改变光学变焦镜2的焦距，直到照明光斑大小达到用户的需求，再向驱动控制板10发送数据保存命令，驱动控制板10就记录下一体化摄像机3变焦位置信息数据和光学变焦镜2的变焦位置信息数据，并将其作为一对匹配数据保存在存储器11中；依次办法，顺序改变一体化摄像机3的焦距N次，就能得到N对预置匹配数据，一体化摄像机3的整个变焦行程就被相应地分为N段，保存下的数据值定义为每段的终点，并建立成一数据库列表，供同步变焦时驱动控制板10逻辑查询和判断使用；(2)、同步变焦数据库列表建立后，再发送命令，使驱动控制板10转到同步模式，同步模式下，当驱动控制板10再接收到一体化摄像机3变焦位置的数据桢时，根据该桢数据中包含的焦距位置信息，查表并立即判断出本位置信息属于N段中的某一段，调出该段对应的光学变焦镜2变焦位置的数据，控制电机203转动到对应的步数，丝杆204联动光学变焦镜9镜片变焦到预设的位置，达到期望的最佳的照明角度；如查询到一体化摄像机3的变焦位置数据大于d段小于e段，则判断的结果为e段，调出e段对应的光学变焦镜2变焦位置的数据；N的取值越大，同步变焦就越精确，通常取值10以上就能满足大部分的需求；(3)、脉冲工作同步变焦确定后，驱动控制板10根据半导体红外激光发生器6的发热和散热时间，均匀间隔一定时间控制半导体红外激光发生器6和一体化摄像机3同步 工作；(4)、拍摄车牌在需要观看车牌的监控状态时，同步变焦确定后，通过设置键盘12发送命令打开看车牌模式，关闭半导体红外激光发生器6，同时打开红光激光发生器7进行观测，观察到并记录下车牌号码后，再次发送命令打开半导体红外激光发生器6，同时关闭红光激光发生器7，回归步骤(3)。实施例2如图5，与实施例I不同处在于半导体红外激光发生器6上设置有一电连接驱动控制板10的温度传感器13。用于监控半导体激光发生器的发热状态。其监控步骤(3)为、脉冲工作为同步变焦确定后，驱动控制板10根据设置在半导体红外激光发生器6上的温度传感器13反馈的信息，均匀间隔一定时间控制半导体红外激
光发生器6和一体化摄像机3同步工作，如温度过高则停止工作且向远程连接的服务器报
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目O特别提出的是，输入命令的可以是外置的设置键盘12，也可以是通过通讯接口连接的服务器。
以上是对本发明激光夜视一体化高速云台摄像机进行了阐述，用于帮助理解本发
明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、
修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。·
权利要求
1.一种激光夜视一体化高速云台摄像机，包括云台，分别安装在云台上的半导体激光器和一体化摄像机，所述半导体激光器前端安装有一光学变焦镜，所述云台内安装有驱动控制板，其特征在于所述云台上安装有一电连接驱动控制板的步进电机，该步进电机通过一丝杆水平传动光学变焦镜，所述驱动控制板上设置有与一体化摄像机电连接的接口，所述驱动控制板上设置有存储器，所述半导体激光发生器安装在半导体激光器外壳内且热传导安装在半导体激光器外壳外的散热片上。
2.根据权利要求I所述的同步变焦的激光夜视仪，其特征在于所述半导体激光器内设置有至少一台半导体红外激光发生器和一台红光激光发生器，所述半导体红外激光发生器和红光激光发生器通过一合束器光纤连接光学变焦镜，所述半导体红外激光发生器和红光激光发生器通过各自的驱动器并联接在驱动控制板上。
3.根据权利要求I所述的同步变焦的激光夜视仪，其特征在于所述半导体激光器外壳内设置有云台托板和固定光学变焦镜底部的调节架；所述调节架的一端活动铆接在云台托板上，调节架的另一端上设置有一调节螺丝孔，所述云台托板与调节螺丝孔相应的位置加工有一以铆接点为圆心的弧形槽，还设置有一与所述调节螺丝孔螺纹配合的带螺头的调节螺杆，所述弧形槽的宽度大于调节螺杆的直径小于螺头的直径，所述调节螺杆上还套接有一直径大于弧形槽宽度的压紧弹簧，所述激光照明器外壳对应调节螺杆轴线设置有一适应螺丝刀的调节孔，所述调节孔上设置有堵丝和密封橡胶垫圈。
4.根据权利要求I所述的同步变焦的激光夜视仪，其特征在于所述半导体激光发生器上设置有一电连接驱动控制板的温度传感器。
5.根据权利要求I所述的同步变焦的激光夜视仪，其特征在于所述一体化摄像机镜头外侧设置有一由电机驱动的雨刷。
6.根据权利要求I所述的激光夜视一体化高速云台摄像机，其特征在于所述驱动控制板上还设置有PS/2 口。
7.根据权利要求I所述的激光夜视一体化高速云台摄像机，其特征在于所述驱动控制板上还设置有通讯接口，所述通讯接口为RS-232接口、RS-422接口、RS485接口、USB接口、无线通讯接口中的任意一种或几种的组合。
8.使用权利要求I所述的激光夜视一体化高速云台摄像机的监控方法，其特征在于包括以下工作步骤 (1)、建立数据库列表通过外接设置键盘或远程控制装置，向驱动控制板发送命令，使驱动控制板处于预置模式，手动调节一体化摄像机的焦距，再手动改变光学变焦镜的焦距，直到照明光斑大小达到用户的需求，再向驱动控制板发送数据保存命令，驱动控制板就记录下一体化摄像机变焦位置信息数据和光学变焦镜的变焦位置信息数据，并将其作为一对匹配数据保存在存储器中；依次办法，顺序改变一体化摄像机的焦距N次，就能得到N对预置匹配数据，一体化摄像机的整个变焦行程就被相应地分为N段，保存下的数据值定义为每段的终点，并建立成一数据库列表，供同步变焦时驱动控制板逻辑查询和判断使用； (2)、同步变焦数据库列表建立后，再发送命令，使驱动控制板转到同步模式，同步模式下，当驱动控制板再接收到一体化摄像机变焦位置的数据桢时，根据该桢数据中包含的焦距位置信息，查表并立即判断出本位置信息属于N段中的某一段，调出该段对应的光学变焦镜变焦位置的数据，控制电机转动到对应的步数，丝杆联动光学变焦镜镜片变焦到预设的位置，达到期望的最佳的照明角度；如查询到机芯的变焦位置数据大于d段小于e段，则判断的结果为e段，调出e段对应的光学变焦镜变焦位置的数据；N的取值越大，同步变焦就越精确，通常取值10以上就能满足大部分的需求； (3)、脉冲工作同步变焦确定后，驱动控制板根据半导体红外激光发生器的发热和散热时间，均匀间隔一定时间控制半导体红外激光发生器和一体化摄像机同步工作。
9.根据权利要求8所述的监控方法，其特征在于步骤(3)、脉冲工作为同步变焦确定后，驱动控制板根据设置在半导体红外激光发生器上的温度传感器反馈的信息，均匀间隔一定时间控制半导体红外激光发生器和一体化摄像机同步工作，如温度过高则停止工作且向服务器报警。
10.根据权利要求8或9所述的监控方法，其特征在于还包括步骤(4)、拍摄车牌在需要观看车牌的监控状态时，同步变焦确定后，通过设置键盘或通讯接口远程控制发送命 令打开看车牌模式，关闭半导体红外激光发生器，同时打开红光激光发生器进行观测，观察到并记录下车牌号码后，再次发送命令打开半导体红外激光发生器，同时关闭红光激光发生器，回归步骤(3)。
全文摘要
本发明涉及监控设备，公开了一种激光夜视一体化高速云台摄像机，其特点是，所述云台上安装有一电连接驱动控制板的步进电机，该步进电机通过一丝杆水平传动光学变焦镜，所述驱动控制板上设置有与一体化摄像机电连接的接口，所述驱动控制板上设置有存储器，所述半导体激光发生器安装在半导体激光器外壳内且热传导安装在半导体激光器外壳外的散热片上。本发明还公开了其监控方法，包括以下工作步骤(1)、建立数据库列表；(2)、同步变焦；(3)、脉冲工作。本发明激光投射的照明角度能够自动跟随摄像机的视角，采用脉冲工作结合直接散热的方式可以在保证正常工作的同时使整体体积功率比更小，且能同时拍摄车牌和具有能在外部调节光斑的优点。
文档编号H04N7/18GK102955328SQ201110248308
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者丁新生 申请人:深圳市安星数字系统有限公司