基于视频目标跟踪的自动跟焦装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及广播电视电影器材领域，特别是一种基于视频目标跟踪的自动跟 焦装置。
【背景技术】
[0002] 在现有的技术中，已有利用测距传感器及视频目标跟踪进行自动对焦的设备，但 需要手工校准摄影机视场角，无法利用镜头焦距计算摄影机的视场角，因此无法应用于变 焦镜头上，造成测距仪跟随目标不够精准。一般来说，云台的安装位置与摄影机的光轴在水 平方向或垂直方向有一定的的位置偏差，现有的基于视频目标跟踪的自动跟焦无法根据目 标与焦平面的垂直距离自动修正水平或者垂直方向的位置偏差。
[0003] 因此，亟需一种具有自动计算摄影机视场角、无需校准、操作简单的基于视频目标 跟踪的自动跟焦装置。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种具有自动计算摄影机视场角、无需校准、操作简单 的基于视频目标跟踪的自动跟焦装置。 阳〇化]为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：提供一种基于视频目标跟踪 的自动跟焦装置，包括：
[0006] 可绕水平方向和垂直方向转动的云台；
[0007] 用于驱动所述云台绕水平方向与垂直方向转动的云台电机，所述云台电机一般为 步进电机或伺服电机；
[0008] 用于实时测量移动目标距离的测距传感器，所述测距传感器安装于所述云台上； 所述测距传感器是指激光测距传感器或超声波测距传感器，尤其指测量频率在50化及W 上，测量误差在5cm及W内的高速测距仪；
[0009] 用于驱动云台电机的云台电机驱动器；
[0010] 用于接收摄影机的视频信号，并输出给视频终端的视频采集卡，尤其指SDI或 HDMI视频信号转USB视频信号的视频采集卡；
[0011] 预装有视频目标跟踪软件、并用于接收视频采集卡的视频信号，并输出所跟踪的 目标相对于图像的坐标值的视频终端；
[0012] 镜头电机，包括两个镜头电机，分别用于驱动镜头对焦圈和变焦圈的第一镜头电 机和第二镜头电机；
[0013] 用于驱动所述第一镜头电机和第二镜头电机的镜头电机驱动器；
[0014] 用于接收所述测距传感器输出的距离值及所述视频终端输出的目标坐标值，控制 所述云台电机驱动器及所述镜头电机驱动器的主控器。
[0015] 所述摄影机的水平视场角0可由W下公式推导：tan( 0/2)=化/2)/f
[0016] 0=2?arctan((L/2)/f)
[0017] 其中0表示所述摄影机的水平视场角，L表示所述摄影机感光忍片水平宽度，f表 示所述摄影机镜头焦距，同理，可W计算出摄影机垂直视场角。
[0018] 所述第二镜头电机为带闭环系统的伺服电机，所述镜头电机驱动器可检测所述 第二镜头电机齿轮的转动角度、所述第二镜头电机齿轮与镜头齿轮晒合，也就可检测到变 焦圈转动的角度，并根据预先存储于所述主控器的镜头转动角度与镜头变焦圈刻度对应关 系，可计算出镜头当前的焦距。
[0019]所述视频目标跟踪软件输出目标坐标值，结合所述水平视场角0，所述主控器可 控制所述测距传感器精确跟随目标运动。
[0020] 所述云台安装于所述摄影机上边或者下边，所述摄影机的光轴与所述测距传感器 指向视频坐标中屯、点时的光轴会形成一定的夹角4 1，推导公式为：
[0021] i]5 1 = arctan (d2/dl)
[0022] 其中d2为所述测距传感器的原点到所述摄影机光轴的垂直距离，dl为所述测距 传感器原点与垂直于所述摄影机光轴且目标所在的平面的垂直距离。
[0023] d2是跟焦装置的固有值，dl可由W下公式推导：
[0024] Hl = Ll ? Sin 01，肥> H1，
[00巧]L2 = Ll/cos 01，
[0026] dl =M 2 + 124 2
[0027] 其中LI表示测距仪测量到的距离值
[0028]01表示测距传感器指向目标的直线与水平面的夹角
[0029]01表示测距传感器指向目标的直线与垂直面的夹角
[0030] 所述视频目标跟踪软件可W同时跟踪多个目标，且可快速切换测距传感器所指向 的跟踪目柄。
[0031] 与现有技术相比，本实用新型基于视频目标跟踪的自动跟焦装置中，由于包括所 述云台电机、云台电机驱动器、视频采集卡、镜头电机及主控器，所述云台电机可驱动所述 云台绕水平方向与垂直方向转动，而所述云台电机由所述云台电机驱动器进行驱动，所述 镜头电机由所述镜头电机驱动器进行驱动，驱动所述第一镜头电机和第二镜头电机的镜头 电机驱动器，且所述云台电机驱动器、所述镜头电机驱动器均由所述主控器进行控制，因此 所述主控器能够统一控制，而且能够自动计算摄影机视场角，无需校准，操作也比较简单。
[0032] 通过W下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，运些附图用于解释本 实用新型的实施例。
【附图说明】
[0033] 图1为本实用新型基于视频目标跟踪的自动跟焦装置的一个实施例的电路原理 模块图。
[0034] 图2为本实用新型的摄影机的水平视场角0的示意图。
[0035] 图3为摄影机的光轴与所述测距传感器指向视频坐标中屯、点时的光轴所形成一 定的夹角4 1推导示意图。
【具体实施方式】
[0036] 现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元 件。如上所述，如图1-3所示，本实用新型提供一种基于视频目标跟踪的自动跟焦装置100， 包括：
[0037] 可绕水平方向和垂直方向转动的云台2 ; 阳03引用于驱动所述云台2绕水平方向与垂直方向转动的云台电机3，所述云台电机3 - 般为步进电机或伺服电机；
[0039] 用于实时测量移动目标距离的测距传感器1，所述测距传感器1安装于所述云台2 上；所述测距传感器1是指激光测距传感器或超声波测距传感器，尤其指测量频率在50化 及W上，测量误差在5cm及W内的高速测距仪； W40] 用于驱动云台电机3的云台电机驱动器4 ;
[0041] 用于接收摄影机5的视频信号，并输出给视频终端6的视频采集卡7,尤其指SDI 或HDMI视频信号转USB视频信号的视频采集卡；
[0042] 预装有视频目标跟踪软件、并用于接收视频采集卡7的视频信号，并输出所跟踪 的目标相对于图像的坐标值的视频终端6 ;该视频终端可W为平板电脑、智能手机等设备。
[0043] 镜头电机8,包括两个镜头电机，分别用于驱动镜头对焦圈和变焦圈的第一镜头电 机81和第二镜头电机82 ; W44] 用于驱动所述第一镜头电机81和第二镜头电机82的镜头电机驱动器9 ;
[0045] 用于接收所述测距传感器1输出的距离值及所述视频终端6输出的目标坐标值， 控制所述云台电机驱动器4及所述镜头电机驱动器