專利名稱：基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法
基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于云臺控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在攝像、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)中，常常需要通過電動云臺遠(yuǎn)程改變攝像機(jī)的視角，實現(xiàn)較大范圍的圖像采集。特別是在一些要求較高的場合，需要不斷地快速改變攝像機(jī)視角，進(jìn)行大范圍圖像的快速采集，對這些區(qū)域進(jìn)行有效監(jiān)控。
根據(jù)回轉(zhuǎn)特點，云臺分為只能左右旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)云臺和既能左右旋轉(zhuǎn)又能上下旋轉(zhuǎn)的全方位云臺。一般來說，水平旋轉(zhuǎn)角度為0° 350°，垂直旋轉(zhuǎn)角度為+90°。電動云臺又可分為恒速云臺和變速云臺。恒速云臺的水平旋轉(zhuǎn)速度一般在3° 10° /s，垂直速度為4° /s左右。變速云臺的水平旋轉(zhuǎn)速度一般在0° 32° /s，垂直旋轉(zhuǎn)速度在0° 16° /s左右。在一些高速攝像系統(tǒng)中，云臺的水平旋轉(zhuǎn)速度高達(dá)480° /s以上，垂直旋轉(zhuǎn)速度在120° /s以上。
云臺攝像機(jī)系統(tǒng)有有線、無線、網(wǎng)絡(luò)等結(jié)構(gòu)。云臺的控制方法包括手動控制和自動控制兩種。前者一般采用人工操作云臺控制按鈕、或用鼠標(biāo)操作云臺控制界面的方法，操縱攝像機(jī)獲取目標(biāo)區(qū)域圖像。后者則通過預(yù)設(shè)程序驅(qū)動云臺攝像機(jī)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定期掃描，或設(shè)計目標(biāo)識別和跟蹤算法自動調(diào)節(jié)云臺運動，實現(xiàn)攝像機(jī)對目標(biāo)的跟蹤。在各種云臺控制系統(tǒng)中，人工控制常常是一個必備的方法。在系統(tǒng)發(fā)生故障、自動控制方法失效、或需要對特定區(qū)域觀察時，必須采用人工控制方法操作云臺，以便于及時將攝像機(jī)視角調(diào)節(jié)到合適方位。
在云臺的人工控制方法中，較常用的有兩類方法。第一類是通過云臺自帶的控制按鈕對云臺進(jìn)行操作。如圖1所示。用戶的注意力不得不在監(jiān)視器和按鈕之間頻繁轉(zhuǎn)移，降低監(jiān)控效率。
第二類方法是另外開發(fā)監(jiān)控軟件，在應(yīng)用程序界面上使用鼠標(biāo)點擊相應(yīng)的控件對云臺進(jìn)行操作。如圖2所示。由于將控制區(qū)與圖像區(qū)分離，圖像區(qū)被縮小，不利于用戶觀察回傳圖像。用戶的注意力不得不在圖像區(qū)和控制區(qū)之間頻繁轉(zhuǎn)移，降低監(jiān)控效率。
這兩種方法雖然在很多情況下都能夠?qū)υ婆_進(jìn)行有效控制，將攝像機(jī)視角調(diào)整到合適方位，但對于時效性要求高、目標(biāo)觀察仔細(xì)等緊張監(jiān)控任務(wù)，這些方法至少存在以下不足之處: (I)操作員注意力在監(jiān)控畫面和云臺按鈕之間的頻繁轉(zhuǎn)移降低監(jiān)控效率，易造成目標(biāo)區(qū)域圖像細(xì)節(jié)的漏觀察。
如圖1所示，采用云臺自帶按鈕操作云臺攝像機(jī)時，操作人員一方面要用手操作云臺按鈕，一方面要用眼睛觀察攝像機(jī)回傳的圖像。操作員的注意力需要在二者之間頻繁的轉(zhuǎn)移。這必將降低操作員觀察圖像的效率。當(dāng)操作員的注意力放在操縱云臺按鈕上時，有可能漏掉對攝像機(jī)回傳圖像細(xì)節(jié)的察覺。
(2)采用監(jiān)控軟件對云臺進(jìn)行操作時，操縱區(qū)的存在將不可避免的造成圖像區(qū)域的縮小，不利于目標(biāo)圖像及其細(xì)節(jié)的觀察。
在計算機(jī)中通過監(jiān)控軟件對云臺進(jìn)行操控時，獨立于圖像區(qū)之外，一般專門設(shè)計一個操控區(qū)，如圖2所示。這樣，為了操作云臺，目標(biāo)圖像不能以全屏方式顯示。這不利于監(jiān)控人員對目標(biāo)圖像的觀察，甚至?xí)斐蓤D像細(xì)節(jié)的漏檢。
(3)操縱區(qū)和圖像區(qū)的存在也造成了操作員注意力在二者之間的頻繁轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致監(jiān)控效率降低。
如圖2所示，由于獨立操縱區(qū)的存在，用戶需要操作云臺時，不得不將注意力從圖像觀察中轉(zhuǎn)移出來，用于操作云臺控件。這種頻繁的注意力轉(zhuǎn)移將降低監(jiān)控人員觀察圖像的效率，也會造成目標(biāo)圖像細(xì)節(jié)的漏檢。
因此，急需改進(jìn)現(xiàn)有人工云臺控制技術(shù)的不足，讓操作員的注意力最大限度的保持在回傳圖像的觀察上面。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有云臺操控方法需要監(jiān)控人員的注意力在監(jiān)控畫面和操作云臺按鈕之間頻繁轉(zhuǎn)移，造成監(jiān)控人員觀察圖像的效率低、目標(biāo)圖像細(xì)節(jié)漏檢的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于隱性控件的云臺操控方法步驟如下: (1)將控制云臺動作的各控件均隱于監(jiān)視器窗口的一幅滿屏監(jiān)控畫面下，點擊該監(jiān)控畫面； (2)監(jiān)控系統(tǒng)自動返回被點擊的點的坐標(biāo)； (3)根據(jù)點的坐標(biāo)所對應(yīng)的控件來識別出點擊動作代表的操控方式，進(jìn)而控制云臺執(zhí)行相應(yīng)的動作。
進(jìn)一步的，所述步驟(I)中控制云臺動作的控件分為控制云臺進(jìn)行上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)的控件。
進(jìn)一步的，所述步驟(I)中將監(jiān)視器的整個顯示區(qū)域分為等面積的九方格，九方格自上而下、自左向右依次設(shè)置左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、無操作、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)隱性控件。
進(jìn)一步的，所述步驟(I)中用鼠標(biāo)點擊監(jiān)控畫面，保持鼠標(biāo)的按下狀態(tài)，云臺在該速度下持續(xù)轉(zhuǎn)動，釋放鼠標(biāo)則云臺停止運動。
進(jìn)一步的，根據(jù)窗口內(nèi)被點擊位置距離窗口中心的水平距離和垂直距離設(shè)置云臺運動速度。
進(jìn)一步的，云臺速度按照下式調(diào)節(jié):=ωxmax[{d~W/Q) /( #/3)]3 , ωy=ω ymax[{d~H/&) / { H隱，其中云臺的水平轉(zhuǎn)速和垂直轉(zhuǎn)速分別記為和圖像窗口內(nèi)被點擊位置距窗口中心的水平距離用dx表示，垂直距離用V,表示，式中a為冪調(diào)節(jié)因子，0〈a ( 1，窗口的大小為寬X高=WXfL
本發(fā)明的一種云臺操作系統(tǒng)包括輸入設(shè)備和用于與云臺控制連接的顯示監(jiān)控畫面的監(jiān)視器，其特征在于，監(jiān)視器窗口滿屏顯示整幅監(jiān)控畫面時，監(jiān)控畫面下設(shè)有用于控制云臺動作的隱性控件。
進(jìn)一步的，所述隱性控件為分別控制云臺上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)的控件。
進(jìn)一步的，將監(jiān)視器的整個顯示區(qū)域分為等面積的九方格，所述九方格自上而下、自左向右依次設(shè)置左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、空、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)隱性控件。
進(jìn)一步的，所述隱性控件上關(guān)聯(lián)設(shè)有速度調(diào)節(jié)功能。
本發(fā)明的基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法，將控制云臺動作的各控件均隱于監(jiān)視器窗口的一幅滿屏監(jiān)控畫面下，隱性控件完全嵌入圖像內(nèi)，沒有具體外觀，不影響用戶觀察圖像，用戶所有的云臺操控都不需要離開圖像區(qū)，使窗口的圖像占用率提高至100%，最大限度的放大了圖像，便于觀察圖像及其細(xì)節(jié)。
左、右、上、下分別代表左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)；左上、左下、右上、右下則分別是左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)的組合云動，這種隱性控件的布設(shè)符合人類習(xí)慣，極大地方便了操作者操作；每個隱性控件的大小都為窗口的1/9，遠(yuǎn)大于普通控件，大面積的隱性控件極易被用戶點擊到。
將云臺的運動控制和轉(zhuǎn)速設(shè)定合并為一個鼠標(biāo)點擊動作，與其它控制方法相比，至少將控制效率提高一倍以上；四個角部的組合運動控制能夠在一次鼠標(biāo)點擊，同時啟動水平轉(zhuǎn)動、水平轉(zhuǎn)速設(shè)定、垂直轉(zhuǎn)動、垂直轉(zhuǎn)速設(shè)定，將控制效率進(jìn)一步提高。
按下鼠標(biāo)即啟動一個運動；保持按下狀態(tài),云臺持續(xù)轉(zhuǎn)動；釋放鼠標(biāo),云臺停止運動，這種云臺運動的鼠標(biāo)操作非常簡單。
速度調(diào)節(jié)模式選擇能夠滿足各種需求。非線性調(diào)節(jié)方法使云臺速度對窗口內(nèi)側(cè)區(qū)域敏感，而對外側(cè)區(qū)域不敏感，既可以在低速時移動較少的鼠標(biāo)位置即可獲得較大的升速，又在高速時使速度變化對鼠標(biāo)位置變化不敏感，起到包括云臺的作用；速度非線性調(diào)節(jié)的冪調(diào)節(jié)因子運行時可調(diào)，滿足用戶的不同需要。


圖1是現(xiàn)有人工操作云臺控制按鈕的控制方法示意圖； 圖2是現(xiàn)有的通過監(jiān)控軟件界面控制云臺的方法示意圖； 圖3是監(jiān)視器窗口云臺控制區(qū)域九方格示意圖； 圖4是隱性控件與九方格關(guān)聯(lián)示意圖； 圖5是鼠標(biāo)點擊位置示意圖； 圖6是云臺轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)示意圖； 圖7是云臺水平方向轉(zhuǎn)速與被點擊位置距窗口中心距離的關(guān)系圖； 圖8是云臺垂直方向轉(zhuǎn)速與被點擊位置距窗口中心距離的關(guān)系圖； 圖9是實施例的隱性控件在窗口中的位置圖。
具體實施方式
基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)包括鼠標(biāo)和用于與云臺控制連接的顯示監(jiān)控畫面的監(jiān)視器，監(jiān)視器窗口如圖3、4所示，整個窗口用于顯示攝像機(jī)回傳圖像。在全屏方式下，圖像充滿整個屏幕，便于監(jiān)控人員觀察圖像及其細(xì)節(jié)。
將整個圖像窗口虛擬的平均分成九方格形式的9塊區(qū)域，不同區(qū)域具有不同的功能。若窗口的大小為寬X高=rxh采用圖4中所示坐標(biāo)系，則各區(qū)域的位置及對應(yīng)的功能如圖4和表1所示。圖4中將窗口均分為9個區(qū)域，各隱性控件的大小為窗口面積的1/9，遠(yuǎn)大于普通按鈕，極易被用戶捕捉和點擊，各功能區(qū)域的布局符合人類習(xí)慣，四個角的區(qū)域還能同時控制兩個方向的運動。
表1功能區(qū)設(shè)置
權(quán)利要求
1.一種基于隱性控件的云臺操控方法，其特征在于，該方法的步驟如下: (1)將控制云臺動作的各控件均隱于監(jiān)視器窗口的一幅滿屏監(jiān)控畫面下，點擊該監(jiān)控畫面； (2)監(jiān)控系統(tǒng)自動返回被點擊的點的坐標(biāo)； (3)根據(jù)點的坐標(biāo)所對應(yīng)的控件來識別出點擊動作代表的操控方式，進(jìn)而控制云臺執(zhí)行相應(yīng)的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中控制云臺動作的控件分為控制云臺進(jìn)行上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)的控件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中將監(jiān)視器的整個顯示區(qū)域分為等面積的九方格，九方格自上而下、自左向右依次設(shè)置左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、無操作、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)隱性控件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中用鼠標(biāo)點擊監(jiān)控畫面，保持鼠標(biāo)的按下狀態(tài)，云臺在該速度下持續(xù)轉(zhuǎn)動，釋放鼠標(biāo)則云臺停止運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于:根據(jù)窗口內(nèi)被點擊位置距離窗口中心的水平距離和垂直距離設(shè)置云臺運動速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，云臺速度按照下式調(diào)節(jié):ωχ =ω xaax[(d~W/&) / ( /f/3)]a，《, =ω ymax[{dy~H/&) / { H/ ,) Y，其中云臺的水平轉(zhuǎn)速和垂直轉(zhuǎn)速分別記為和圖像窗口內(nèi)被點擊位置距窗口中心的水平距離用^表示，垂直距離用4表示，式中a為冪調(diào)節(jié)因子，0〈a彡1，窗口的大小為寬X高=WXH。
7.—種云臺操作系統(tǒng)，包括輸入設(shè)備和用于與云臺控制連接的顯示監(jiān)控畫面的監(jiān)視器，其特征在于，監(jiān)視器窗口滿屏顯示整幅監(jiān)控畫面時，監(jiān)控畫面下設(shè)有用于控制云臺動作的隱性控件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述隱性控件為分別控制云臺上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)的控件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于:將監(jiān)視器的整個顯示區(qū)域分為等面積的九方格，所述九方格自上而下、自左向右依次設(shè)置左轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、上轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+上轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、空、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)+下轉(zhuǎn)隱性控件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項所述的系統(tǒng)， 其特征在于:所述隱性控件上關(guān)聯(lián)設(shè)有速度調(diào)節(jié)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于隱性控件的云臺操控系統(tǒng)及方法，該方法將控制云臺動作的各控件均隱于監(jiān)視器窗口的一幅滿屏監(jiān)控畫面下，點擊該監(jiān)控畫面；監(jiān)控系統(tǒng)自動返回被點擊的點的坐標(biāo)；根據(jù)點的坐標(biāo)所對應(yīng)的控件來識別出點擊動作代表的操控方式，進(jìn)而控制云臺執(zhí)行相應(yīng)的動作；本發(fā)明將控制云臺動作的各控件均隱于監(jiān)視器窗口的一幅滿屏監(jiān)控畫面下，隱性控件完全嵌入圖像內(nèi)，沒有具體外觀，不影響用戶觀察圖像，用戶所有的云臺操控都不需要離開圖像區(qū)，使窗口的圖像占用率提高至100%，最大限度的放大了圖像，便于觀察圖像及其細(xì)節(jié)。
文檔編號H04N5/232GK103105854SQ20121001856
公開日2013年5月15日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者楊志曉, 范艷峰, 楊振贏 申請人:河南工業(yè)大學(xué)