（控制理论与控制工程专业论文）智能一体化球型摄像机的设计与实现.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 智能一体化球型摄像机的设计与实现 摘要 智能一体化球型摄像机是集高清晰度彩色摄像机、万向变速云台、 解码器、变焦镜头、防护罩等部件及功能于一体的监控产品。最大限度 地减少了系统部件的连接，提高了系统的可靠性，同时也便于安装和维 护。有外观美观，轻巧灵便，操作简单等优点。 本论文设计的智能一体化球型摄像机可实现的功能为：时间日期、 标题显示功能，内置8 2 0 0 多汉字及日文、英文字库，中、英、日文标 题可任选，预置位带标题，带英文菜单，多级变速，3 6 0 度无限位旋转， 1 8 0 度自动翻转，每周细化为三百万步，运转平稳，抖动小，速度范围 智能匹配摄像机焦距，人性化操作，手感优异，兼容p e c l o - d 、p e c l o - p 、 a d 、p h i l i p s 、s a m s u n g 、v i c o n 多种控制协议，支持s o n y 、h i t a c h i 、 l g 、c n b 等摄像机芯模块，r s 4 8 5 通讯方式，控制距离大于1 2 0 0 米，一 对线可连接2 5 6 台快球，1 2 8 个可编程预置位；8 条巡航轨道，每个巡 航可设置2 4 个预置点；2 条带智能自学习功能的轨迹。带预置位、巡航、 轨迹清除功能，多种扫描方式；两点间自动扫描方式、削苹果方式、3 6 0 度连转方式、万能扫描方式，水平及垂直扫描速度可分别设定；隐私屏 蔽及密码功能；水平及垂直坐标参数显示功能；4 防区报警输入，1 路 报警输出。视频动态侦测功能，可智能识别视频图像的变化，并可自动 输出报警信号；抗高压雷击，通讯口耐长时间高压功能。 本系统采用了当今处于领先地位的p h i l i p s 的3 2 位a r ml p c 2 1 3 8 作 为中央处理器，w i n b o n d 公司的w 7 8 e 5 8 b p 作为协议转换处理器，保证了 系统的快速性和稳定性。主要包括以下几个主要功能模块：运动控制模 块、视频字符叠加模块、协议转换与控制模块、摄像机机芯通讯模块、 太原理工大学硕士研究生学位论文 远程通讯模块。 本论文阐述了智能一体化球型摄像机目前的状况及发展方向、系统 实施的必要性及重要性。对系统所实现的功能进行了详尽的描述。在硬 件方面，对硬件的组成、设计结构、采用的各个芯片的特性及功能都进 行了系统的介绍，并对本系统的硬件在5 次改版设计中所遇见的困难及 解决方法，方案的确定及改型的原则也作了一定的介绍。在软件方面， 对系统的框架、设计方法、流程及所实现的功能都进行了系统的介绍， 尤其是对预置点和智能自学习轨迹的设计方法及实现的具体步骤进行 了非常详尽的介绍。在系统验收部分，对系统验收的工作环境、项目、 步骤进行了介绍，并附有系统检验报告。 。 在论文的结论部分，对此智能一体化球型摄像机在市场上的销售状 况及客户反馈意见，特别是对远销海外的智能一体化球型摄像机进行一 定的介绍。并对此智能一体化球型摄像机将来需要改进和增加的部分进 行了描述。 关键词：球型摄像机，步进电机，字符叠加，轨迹，a r m 太原理工大学硕士研究生学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f i n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r a a b s t r a c t t h ei n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r ai sas o r to fs u r v e i l l a n c ep r o d u c t w i t hh i g hd e f i n i t i o nc o l o r e dc a m e r a ，p a na n dt i l tm o t o r s ，z o o ml e n sa n d u n i v e r s a ls h i f t i n gp a n ，z o o ml e n sa n dp r o t e c t i o nc o v e re r e i tr e d u c e st h e c o n n e c t i o no ft h es y s t e m a t i cp a r tt ot h em a x i m u me x t e n t ，a n di m p r o v e s s y s t e m a t i cd e p e n d a b i l i t y , m e a n w h i l ei t se a s y t oi n s t a l la n dv i n d i c a t ew i t ht h e a d v a n t a g e so f b e a u t i f u la p p e a r a n c e ，l i g h tc o n v e n i e n c ea n ds i m p l eo p e r a t i o n t h ei n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r ac a nr e a l i z em a n yf u n c t i o n i n c l u d e rt i m ea n dd a t a 、t i t l ed i s p l a y 、c h i n e s ej a n p a n s ea n de n g l i s hd i s p l a y 、 p r e s e tw i t ht i t l e 、e n g l i s hm e n u 、m u l t i l e v e ls p e e d 、3 6 0 。c o n t i n u o u sa n d e n d l e s s p a nm o v e m e n t ，18 0 。t i l t m o v e m e n t ，3 0 0m i l l i o ns t e p sp e r r o u n d ，m o v e m e n t i s v e r ys m o o t h s u p p o r tm u l t i p l ep r o t o c o l s i n c l u d i n g p e c l o - d 、p e c l o - p 、a d 、p h i l i p s 、s a m s u n g 、v i c o ne t c s u p p o r t m u l t i p l ec o l o u rb l o c kc a m e r a si n c l u d e i n gs o n y 、h i t a c h i 、l g 、c n b e t c r s 4 8 5c o m m u n i c a t i o n m a xc o n t r o ld i s t a n c ei sm o r e t h a n1 2 0 0 m e t e r s ，o n ep a i ro fc a b l ec a nc o m r o lu pt o2 5 6p i e c eo fs p e e dd o m e 1 2 8 p r o g r a m m a b l ep r e s e t s ，8p t zc r u i s e s ，2 4p r e s e t se a c hc r u i s e ，2t r a c k so f4 0 s e c o n d se a c ht r a c k c l e a r a n c ef u n t i o nw i t hc r u i s e sa n dt r a c k s m u l t i p l es c a n m o d e s ：a u t ot o u rb e t w e e n2 p r e s e t s ，3 6 0 。p 鲫+ 9 0 。t i l ts c a n ，3 6 0 。 c o n t i n u o u sa n de n d l e s sp a ns c a n u n i v e r s a ls c a n ，p a na n dt i l ts p e e d i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 s e t t a b l e p r i v a c y m a s ka n dp a s s w o r d p a na n dt i l tc o o r d i n a t e s d i s p l a y f u n c t i o n 4a l a r m i n p u t s a n d1 o u t p u t ，m o n t i o n d e t e c ta l a r m f u n c t i o n a n t i l i g h t n i n gs t r i k e ，c o m m u n i c a t i o np o r tc a ne n d u r eh i i g hv o l t a g e f o rl o n gt i m e t h i ss y s t e mu s e sn o wi sa tt h el e a d i n gp o s i t i o np h i l i p s3 2a r m l p c 2 1 3 8t a k e st h ec e n t r a lp r o c e s s o r , w i n b o n dc o r p o r a t i o n sw 7 8 e 5 8 b p t o o kt h ea g r e e m e n tr a n s f o r m a t i o np r o c e s s o r , g u a r a n t e e dt h es y s t e mr a p i d i t y a n dt h es t a b i l i t y m a i n l yi n c l u d e sf o l l o w i n gs e v e r a lm a i nf u n c t i o n sm o d u l e ： m o v e m e n tc o n t r o l m o d u l e ，v i d e oc h a r a c t e rs u p e r i m p o s i t i o nm o d u l e ， a g r e e m e n tt r a n s f o r m a t i o na n dc o n t r o lm o d u l e ， c o l o u r b l o c kc a m e r a c o m m u n i c a t i o nm o d u l e ，l o n g d i s t a n c ec o m m u n i c a t i o nm o d u l e t h i s p a p e r e l a b o r a t e st h e i n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r a a t p r e s e n t c o n d i t i o na n dt h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n ，t h e s y s t e m i m p l e m e n t a t i o nn e c e s s i t ya n dt h ei m p o r t a n c e t h ef u n c t i o no ft h es y s t e m c a r r i e do nt h ee x h a u s t i v ed e s c r i p t i o n i nt h eh a r d w a r ea s p e c t ，e a c hc h i p c h a r a c t e r i s t i ca n dt h ef u n c t i o nw h i c ht ot h eh a r d w a r ec o m p o s i t i o n ，t h e d e s i g ns t r u c t u r e ，u s e da l lc a r r i e so n t h es y s t e mi n t r o d u c t i o n ，a n dt ot h i s s y s t e mh a r d w a r et h ed i f f i c u l t y a n dt h es o l u t i o nm e t h o dw h i c hm e ti n5 e d i t i o nc o r r e c t i o n sd e s i g n s ，t h ep l a nd e t e r m i n a t i o na n dt h em o d i f i c a t i o n p r i n c i p l ea l s om a k e st h e c e r t a i ni n t r o d u c t i o n i nt h es o f t w a r ea s p e c t ，t h e f u n c t i o nw h i c ht ot h es y s t e mf r a m e ，t h ed e s i g nm e t h o d ，t h ef l o wa n d r e a l i z e da l lc a r r i e so nt h es y s t e mi n t r o d u c t i o n ，i np a r t i c u l a rd e s i g nm e t h o d a n dr e a l i z a t i o n s t e p s o ft h e p r e s e t sa n di n t e l l i g e n t i z e d t r a c k so nt h e e x t r e m e l ye x h a u s t i v ei n t r o d u c t i o n i nt h es y s t e ma p p r o v a lp a r t ，t ot h e s y s t e ma p p r o v a lw o r k i n gc o n d i t i o n s ，t h ei t e m ，t h es t e p c a r r i e do nt h e i n t r o d u c t i o n ，a n da t t a c h e dt h es y s t e m e x a m i n a t i o nr e p o r t i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 i nt h ep a p e rc o n c l u s i o np a r t ，t ot h i si n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r a i nm a r k e ts a l e sc o n d i t i o na n dt h ec u s t o m e rf e e d b a c ko p i n i o n ，s p e c i a l l yt o s o l di nd i s t a n tm a r k e t st h eo v e r s e a s i n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r a c a r r i e so nt h ec e r t a i ni n t r o d u c t i o n a n dr e g a r d i n gt h ep a r to ft h i st h e i n t e l l i g e n t i z e ds p e e dd o m ec a m e r aw i l ln e e dt oi m p r o v ea n di n c r e a s ec a r r i e s o nt h ed e s c r i p t i o ni nf u t u r e k e yw o r d s ： s p e e d d o m e c a m e r a ，s t e p p i n g m o t o r , c h a r a c t e r s u p e r i m p o s i t i o n ，t r a c k ，a r m v 太原理工大学硕士研究生学位论文 图表索引 图2 1 镜头控制模块1 l 图2 - 2 视频设置优化模块1 2 图2 3 运动控制模块1 3 图2 - 4 屏显控制模块1 j 图2 5 报警防区控制模块1 6 图2 - 6 隐私遮挡控制模块1 7 图3 - 1 硬件系统总体框图1 8 图3 - 2 硬件系统原理图1 9 图3 3 细分电流波形2 l 图3 4 快球步进电机驱动电路2 2 图3 - 5 视频叠加及视频输入输出电路2 3 图3 - 6 视频输入电路2 4 图3 7 行场同步分离电路2 4 图3 8 字符生成电路2 5 图3 - 9 快球步进电机驱动电路j 2 2 图3 5 视频叠加及视频输入输出电路2 3 图3 - 6 视频输入电路2 4 图3 - 7 行场同步分离电路2 4 图3 - 8 字符生成电路2 5 图3 - 9 字符叠加电路2 6 图3 1 0 视频输出电路2 6 图3 - 1 1 远程通讯电路2 7 图3 一1 2l p c 2 1 3 8 结构框图3 0 图3 1 3w 7 8 e 5 8 b p 结构框图3 2 图3 - 1 4 步进电机驱动波形3 3 i x 太原理工大学硕士研究生学位论文 图3 - 1 5t l c 5 6 2 0 结构框图3 5 图3 一1 6 单字节命令输入时序3 7 图3 - 1 7 双字节命令输入时序3 7 图3 1 8 连续双字节命令输入时序3 8 图4 - 1 软件系统总体框图4 l 图4 2 协议转换系统框图5 4 图4 - 3 系统初始化框图5 5 图4 4 变速运行流程图5 7 图4 - 5 摄像机芯通讯流程图6 l 图4 - 6 设置预置点流程图6 4 图4 7 调用预置点流程图6 5 图4 8 设置轨迹流程图6 8 图4 9 调用轨迹流程图6 9 表3 - 1t l c 5 6 2 0 转换表3 5 表3 - 2 硬件系统改进进程表3 9 表4 - 1p e c l o d 指令一览表4 3 表4 - 2p e c l o p 指令一览表4 5 表4 - 3p h i l i p s 指令一览表4 8 表6 - 1 软件系统改进进程表7 3 x 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：盥i 塑 日期： 竺竺! ：兰! z 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：盘塑 日期：兰兰：竺12 导师签名：万肌日期：型：竺：1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 概述 第一章绪论 1 1 1 智能一体化球型摄像机目前的状况及发展方向 视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系 统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随 着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有长足的 发展。 传统的视频监视系统采用枪式摄像机，虽然它可以实现一定范围内的监控，由 于其固有的特点，它监控的范围非常有限，如果要扩大监控范围，必须加装云台和 解码器，除了系统体积增大和增加了工程人员安装的工作量外，更重要的是由于生 产厂商的不同，各厂商之间的解码器、云台和枪式摄像机之间的兼容性问题，这样 就大大的减少了监控系统的可靠性，使系统处于一种不稳定状态。 智能一体化球型摄像机是集高清晰度彩色摄像机、万向变速云台、解码器、变 焦镜头、防护罩等部件及功能于一体的监控产品。最大限度地减少了系统部件的连 接，提高了系统的可靠性。 与传统摄像机相比，智能一体化球型摄像机体积小巧、美观，在安装方面具有 优势，比较方便，其电源、视频、控制信号均有直接插口，不像传统摄像机有麻烦 的连线。同时，智能一体化球型摄像机监控范围广、性价比高。传统摄像机定位系 统不够灵活，多需要手动对焦，而智能一体化球型摄像机最大的优点就是具有自动 聚焦功能。可以做到良好的防水功能也是智能一体化球型摄像机的特色之一，智 能一体化球型摄像机室外型都具有防水功能，而传统摄像机需和云台、防护罩配合 使用才可以达到防水的功能。对于摄像机的使用寿命，一体化摄像机镜头密闭好， 】 太原理工大学硕士研究生学位论文 受外界环境影响比传统摄像机要小，使用寿命更长。 一体化球型摄像机种类繁多，不一而足，目前的市场主体可分为彩色高解型和 日夜转换型，以1 6 、1 8 、2 0 、2 2 倍变倍最多，其他6 倍、1 0 倍应用较少。总体来 说，一体化球型摄像机的趋势是照度越来越低，倍数越来越高。 现在市场上的一体化摄像机一般具有日夜自动转换功能、图像遮盖效果、图像 翻滚、图像报警( 针对特定检测区域的报警) 等。与普通摄像机一样，一体化摄像 机在数字化及网络功能上也有新的进展，主要是数字化处理技术，在一体机内部嵌 入i p 处理模块，具备网络功能；另外就是目标锁定、自动跟踪功能。理论上来说 自动跟踪功能可以很好地实现，可是实际应用中在多目标跟踪时一体机只能自动选 择最大的目标进行锁定。网络功能与自动跟踪功能也是未来摄像机( 包括一体化摄 像机和普通摄像机) 发展的方向 1 i 2 国内外一体化球型摄像机比较及本论文的立论依据 在目前的安防市场上存在着各种各样的一体化球型摄像机，性能也存在很大的 差异，除了基本的控制功能外，不同公司的一体化球型摄像机具有不同的特点和性 能。下面就对市场上几家具有代表性的一体化球型摄像机作一比较： p e c l o 公司的产品是安防市场上最具代表性的产品，尤其是其制定的通讯协议 已经成为各种球型摄像机都兼容的基本协议。此产品具有性能稳定、外观美观、控 制平稳、功能丰富的特点。但由于p e c l o 是一家美国公司，国内产品的销售价格非 常高，而且不兼容其它公司的通讯协议，系统兼容性比较差。不支持中文字符。 南望集团的产品在国内占有一定的比例，尤其是其实现了一体化球型摄像机的 自动跟踪功能，这是该公司产品的最大特点。价格也较便宜。但其在控制平稳性方 面差、系统的功能不是很丰富，系统兼容的通讯协议也比较少。 松下公司的产品采用了d s p 芯片，使用直流电机取代了步进电机，具有较高性 能和平稳性，但是同样存在价格高、兼容性差、不支持中文显示的缺点。 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 从以上几款一体化球型摄像机的性能比较中，我们可以看出，国外公司的球型 摄像机的性能和功能都很强大，但价格高，兼容性差，很难在国内得到广泛的推广。 国内公司的球型摄像机价格低廉，兼容性好，但是功能少，性能也差，尤其是在运 动的平稳性控制和自学习轨迹功能上，设计的不是很完善。基于以上的原因，本智 能一体化球型摄像机吸取了国内外各公司产品的优点，具有功能强大、兼容性好、 控制平稳、支持中文、英文和f 1 文的显示的特点。尤其在运动控制、轨迹和预冒点 方面具有极高的价值。 本论文侧重于智能一体化球型摄像机的设计和实现，探讨了系统的总体规划、 设计思想、软硬件功能划分、硬件设计及选型原则、软件规划及实现方法。可以说 本论文完全根据实际产品的提出、准备、研发、验收和市场反馈的步骤来编写的， 具有很高的实际价值。 1 1 4 智能一体化球型摄像机的应用前景及实际意义 智能一体化球型摄像机多用于政府项目、高档次高层大楼，以及商场、学校、 酒店、宾馆大堂等，另外还有专门适合医院手术室等对环境要求较高场所的防尘型 以及低温、电机无火花的防爆型产品。其他专业用一体化摄像机，如军用、航空、 极地、海底、生化环境用等，因为用途不同，相应具有不同的特殊功能，如防高压、 防腐蚀、防震动等。 从综合性价比及实用性来说，智能一体化球型摄像机以其独特的魅力，正在成 为c c t v 监控系统的新宠，一般应用领域的传统彩色摄像机则面l 瞄来自一体机的强 z 烈冲击，市场的均衡正在被一步步打破，可以预见，几年以青，市场格局将与今天 完全不同。而且一体化摄像机市场应用呈快速增长之势，目前国内市场上占主导地 位的一体化摄像机主要以欧美国家的产品为主，价格处于一个比较高的位置，影响 了一部分用户对一体化摄像机的选择。本系统基本上拥有市场上一体化球型摄像机 的全部功能，而且拥有轨迹智能自学习、隐私遮挡屏蔽、动态侦测、每周三百万步 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 超平滑运行等多项高科技技术。 本系统科技含量高，多项技术在国内处于领先地位，市场潜力巨大，利益可观， 具有良好的社会效益和经济效益。 1 2 论文作者的具体工作 本论文作者在攻读硕士研究生期间，深入学习了智能控制理论、计算机控制、 计算机网络与技术，高等编程技术，并独立了开发了多个项目，积累了一定的经验 与认识。本论文来源于杭卅i 德威电子有限公司的项目，作者做了以下具体的工作： 考察论证阶段： 考察和论证当前安防市场各种智能一体化球型摄像机的功能与特点。 研究智能一体化球型摄像机的发展趋势。 确定本智能一体化球型摄像机的功能与应用领域。 总体规划阶段 根据功能划分不同的功能模块。 对实现不同的功能模块制定相应的解决方案。 考虑到系统的扩展性，系统的各模块按照可扩展的方针实施。 制定总体设计目标、技术规范和设计原则。 硬件系统设计 根据系统的总体要求，确定系统的主控处理器与协处理器。 根掘不同的功能模块，选择和确定各功能模块所用的器件。 考虑各个器件的功能和相互接口电平关系，确定相应的设计方案。 使用p r o t e ld x p 软件画出相应原理图。 使用p r o t e ld x p 软件画出p c b 板，并送出加工打样。 焊接打样电路板，调试硬件电路系统。 根据系统功能的改变与修正，改版p c b ，再次打样，本系统总共进行了 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 5 - 6 次的改版，具体的改版方案和细节请参考3 4 。 硬件系统最终确定。 软件系统设计 根据系统的总体要求，确定软件系统总体框架与结构。 确定软件系统的运行方式及资源划分。 对每一模块流程进行设计。 编写每一模块的代码，进行每一模块的单独调试。 对每一个已经调试过的模块进行装配，进行总体调试。 调试出样机进行测试，根据反馈回意见再进行代码的调整与更新。 生产部分产品投放市场，根据市场的反馈意见再进行系统的调整与更 新。具体的改进方案与细节请参考4 6 。 软件系统最终确定。 最终产品的确定与验收 配合检验人员进行系统的验收和测试。 总之，作者完全独立实现了该智能一体化球型摄像机的硬件、软件及整体的设 计与更新。拥有完全独立的知识产权。该智能一体化球型摄像机在投放市场以后， 曾远销海外，受到一致的好评。 、 1 3 本论文结构 本论文的结构如下：， 第l 章绪论，综述了智能一体化球型摄像机目前的状况及发展方向以及将来的 应用前景。介绍了论文的主要内容。第2 章系统功能与设计方案，对智能一体化球 型摄像机的技术指标，实现功能、设计原则和依据作了一定的介绍，并对智能一体 化球型摄像机的每一个功能模块作了详尽的介绍。第3 章系统硬件组成与设计，介 绍了系统硬件系统的设计思想、功能分配、器件的选型，并对主要使用的器件，以 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 及在硬件设计过程中的5 次改版也作了一定的介绍。第4 章系统软件的构建与实现， 主要对软件系统的划分、相关协议、设计思想以及各功能模块的编写原则进行了一 定的介绍，特别是对本系统中最具特色的预置点及智能自学习轨迹进行了详尽的介 绍。第5 章系统的验收，对系统的验收原则、步骤、工作环境及结论进行了分析， 并附有检验报告。第6 章市场反馈与系统改进，介绍了系统投放市场以后，客户的 反馈以及根据反馈意见进行的一系列改进。第7 章总结，对系统将来的更新和改进 进行了描述。 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章系统功能与设计方案 2 1 智能一体化球型摄像机技术指标 智能一体化球型摄像机系统最终达到以下技术目标： 制式ip a l n t s c ： 传感器：i 4 ”彩色和1 4 ”彩色转黑白 水平分辨率：4 8 0 t v l 视频输出：i v p p 信噪比： 5 0 d b 最低照度：0 o i l u x 电源：球机：a c 2 4 v0 5 a室外罩状态：a c 2 4 v1 5 a 高速球转速：水平0 0 5 。- - 2 5 0 。s垂直0 0 5 。- - 2 0 0 。s 中速球转速：水平0 0 5 。- - 1 0 0 。s垂直0 0 5 。- - 4 0 。s 低速球转速：水平0 0 5 。- - 2 0 。s垂直0 0 5 。- - 2 0 。s 工作环境：室内型：温度：- - 5 c 一6 0 湿度：9 0 室外型：温度：一5 0 一6 0 r s - 4 8 5 通讯，通讯距离大于1 2 0 0 m ，一对线可连接2 5 8 台快球 设计精巧，结构紧凑，运行平稳，噪音低 2 2 智能一体化球型摄像机实现功能 智能一体化球型摄像机系统最终实现以下功能： 时间日期、标题字符叠加功能，内置8 2 0 0 多汉字及日文、英文字库，带 英文菜单 多级变速，3 6 0 度无限位旋转，1 8 0 度自动翻转，每周细化为三百万步， 。 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 运转平稳，抖动小，速度范围智能匹配摄像机焦距，人性化操作，手感优 异 兼容a d 、p e c l o - d 、p e c l o - p 、s a m s u n g 、p h i l i p s 、v i c o n 等通讯协议 1 2 8 个可编程预置位，预置位可分别设置标题 8 条巡航轨道，每个巡航可设置2 4 个预置点； 4 条带智能自学习功能的轨迹。 带预置位、巡航、轨迹清除功能 多种扫描方式：两点间自动扫描方式、削苹果方式、3 6 0 度连转方式、万 能扫描方式，水平及垂直扫描速度可分别设定； 隐私屏蔽及密码功能： 水平及垂直坐标参数显示功能； 4 防区报警输入，1 路报警输出。 视频动态侦测功能，可智能识别视频图像的变化，并可自动输出报警信号； 抗高压雷击，通讯口耐长时间高压功能。 2 3 智能一体化球型摄像机设计原则与依据 2 3 1 智能一体化球型摄像机设计原则 本系统的设计应当遵循以下原则： ( 1 ) 规范性和实用性 系统的设计基于对现场的实际勘察，根据环境条件、监视对象、投资规模、维 护保养以及监控方式等因素的统筹考虑。项目的设计符合有关风险登记和防护级别 的要求，符合有关设计规范、设计任务及建设方的管理和使用要求。 ( 2 ) 先进性和互换性 在技术上具有适度超前性和设备的互换性，为系统的增容和或改造留有余地。 ( 3 ) 准确性 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 能在现场环境条件和所选设备条件下，对防护目标进行准确、实时的监控，能 根据设计要求，清晰显示和或记录防护目标的可用图像。 ( 4 ) 完整性 保持图像信息和声音信息的原始完整性和实时性，即无论中间过程如何处 理，应使最后显示记录回放的图像和声音与原始场景保持一致，即在色 彩还原性、图像轮廓的还原性( 灰度级) 、事件后继性、声音特征等方面 均与现场场景保持最大的相似性( 主观评价) ，并且后端图像和声音的实 时显示与现场事件发生之间的延迟时间应在合理范围之内。 对现场视频探测范围有一个合理的分配，以便获得现场的完整的图像信 息，减少目标区域的盲区。 ( 5 ) 联动兼容性 能与报警系统、出入口控制系统等联动。当与其他系统联合设计时，进行系统 集成设计，各系统之间应相互兼容有能力独立工作。 对中型和大型的视频安防监控系统能够提供相应的通信接口，以便与上位管理 计算机或网络连接，形成综合性的多媒体监控网络。 2 3 2 智能一体化球型摄像机设计依据 ( 1 ) 视频安防监控系统技术要求g a t 3 6 7 2 0 0 1 “” ( 2 ) 入侵报警系统技术要求g a t 3 6 8 2 0 0 1 0 ” ( 3 ) 安全技术防范工程检验规范d b 3 4 2 2 1 - - 2 0 0 1 口2 ( 4 ) 入侵探测器通用技术条件g b l 0 4 0 8 卜2 0 0 0 伽1 ( 5 ) 安全防范系统验收规则g a 3 0 8 2 0 0 l 咖1 ( 6 ) 民用闭路监控电视系统工程设计规范g b 5 0 1 9 8 - 9 4 伽 ( 7 ) 安全技术防范产品管理办法 ( 8 ) 安防市场调查收集的相关技术资料。 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 4 智能一体化球型摄像机具体功能 2 4 1 系统概述 智能一体化球型摄像机是集高清晰度彩色摄像机、万向变速云台、解码器、变 焦镜头、防护罩等部件及功能于一体的监控产品。最大限度地减少了系统部件的连 接，提高了系统的可靠性，同时也便于安装和维护。有外观美观，轻巧灵便，操作 简单等优点。 智能化一体化球型摄像机具有较高的摄像清晰度、自动电子快门、自动白平衡、 电子与数码变焦、自动光圈与自动聚焦、水平连续旋转、高转速、可根据键盘摇杆 的位置改变球型摄像机运动速度。 本系统采用了当今处于领先地位的p h i l i p s 的3 2 位a r m 中央处理器，提升了 本系统的速度与可靠性。主要包括以下七个主要模块： 镜头控制模块 视频设置优化模块 自动运行模块 屏显( o s d ) 设置模块 报警防区控制模块 隐私遮挡控制模块 2 4 2 镜头控制模块 镜头控制模块主要是实现对高清晰彩色摄像机的控制，a r m 中央处理器与摄像 机通过特定的通信协议进行通讯，对摄像机进行变倍、聚焦和光圈的控制。 模块结构图： 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 、数字变倍打开，关闭 2 、光学数宁变倍组合分离 3 、变倍速度设置 l 、手工聚焦 2 、自动聚焦 3 、聚焦速度 l 、自动光圈 2 、手动光圈 图2 - 1 镜头控制模块 f i g2 - 1t h em o d u l eo f l e nc o n t r o l 变倍设置 控制摄像机的数字变倍的打开、关闭以及组合和分离，并可设置摄像机的 变倍速度，分为1 - - 8 级。 聚焦设置 实现对摄像机聚焦方式的控制，分为手动聚焦和自动聚焦，且手动聚焦和 自动聚焦互补，选择一项后另一项自动取消。并可设置摄像机的聚焦速度， 分为1 8 级。 光圈设置 实现对摄像机光圈的控制，分为自动光圈和手动光圈。 2 4 3 视频设置优化模块 一c 此模块主要实现对视频图像处理，以达到在特殊场合的应用。主要包括：白平 衡、背光补偿、曝光设置、图像特殊效果、目标镜像和摄像机初始化。 模块结构图 太原理工大学硕士研究生学位论文 图2 - 2 视频设置优化模块 f i g2 - 2t h em o d u l eo f v i d e oo p t i m i z e 平衡模式设置 实现对图像的平衡设置，包括自动平衡和手动平衡。手动平衡可以调整图 像的红色基调和蓝色基调，实现图像的色差的变换。平衡设置还包括室内 环境和室外环境的设置。 背光补偿设置平衡 实现背光补偿的打开与关闭，此功能主要应用于背景光线比较暗的特殊场 合 曝光补偿设置 实现曝光度的设置。此功能主要应用于对光线有特殊要求的场合。 图像特殊效果设置 实现对图像的特殊效果的处理。分为底片效果和黑白效果。 目标镜像设置 对目标图像实现目标镜像翻转的功能。 摄像机初始化 实现对摄像机的初始化，包括初始化镜头时间、镜头自检以及镜头的校正， 主要应用于摄像机的复位操作。 1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 4 4 运动控制模块 此模块主要实现了系统的自动运行，包括自动巡航、智能轨迹学习、光线自动 调整、水平扫描速度设置、垂直扫描速度设置、清除设置、定时返回以及水平坐标 零位的设置。此模块为本系统最具特色的地方，也是对技术要求最高的地方。 模块结构图 1 、自动巡航设置 2 、智能轨迹设置 3 、光线自动调整功 能 4 、水平速度设置 5 、垂直速度设置 6 、清除设置 7 密时饭同时问沿 序号预置点时间速度 0 l0 l0 30 8 0 2 0 2 0 50 7 l 、轨迹设置 2 、轨迹调用 1 、光线自动调整 2 、光线手动调整 清除类型预置点巡航，轨迹 序号0 0 1 图2 - 3 运动控制模块 f i g2 - 3t h em o d u l eo f m o t i o n 自动巡航设置 实现在各个预置点之间的巡航设置，最多可达2 4 个预置点，总共可以设 置8 条巡航轨迹，且每个预置点之间的停留时间、每两个预置点之间运行 速度都可以任意指定，停留时间范围为1 6 0 秒，速度为1 8 级。此功 能在实际中应用非常广泛，用户可以对需要监控的地点进行设置，系统就 会自动的在各个点之间巡视，实现了全方位的监控。 智能轨迹学习设置 系统可以对用户进行的任意操作进行智能的记忆与学习，并可以对用户的 操作进行完整的再现。此功能更加的增强了监控的灵活性，可以根据用户 的意愿来进行监控的方式与运行轨迹。 1 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 光线自动调整功能 此功能主要实现对光线的自动识别于调整。可以设置为自动方式与手动方 式，自动方式主要应用于白天与晚上的自动切换。手动方式主要应用于光 线的手动切换和调整。 水平速度设置 可以设定一体化快球的水平扫描速度，应用于两点间自动扫描方式、削苹 果方式、3 6 0 度连转方式、万能扫描方式的水平速度设定。 垂直速度设置 可以设定一体化快球的水平扫描速度，应用于两点间自动扫描方式、削 苹果方式、3 6 0 度连转方式、万能扫描方式的水平速度设定。 清除设置 用于清除相应的预置点、轨迹和巡航。 定时返回时间设置 当用户在设定的时间没有任何的操作时，自动返回到预置点l 。 水平坐标零位设置 可以指定任意位置为水平坐标的零位。 2 4 5 屏显( o s d ) 设置模块 此模块主要实现屏幕字符叠加的功能。主要包括：屏幕标题设置、预置点标题 设置、屏幕标题位置设置、预置点显示设置、巡航显示设置、角度显示设置、时间 设置和时间显示设置。 模块结构图 1 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 、屏幕预置点标题设置 1 l 、标题设置 h 欢迎使用本产品 2 、屏幕标题显示 叫2 、标题伊置 0 0 0 0e x i t 3 、预置点显示 4 、轨迹显示 5 、角度显示 6 、时间设置 1 日期：2 0 0 5 1 0 0 1 7 、时间显示 叫时间：1 0 ：3 0 ：3 0 图2 - 4 屏显控制模块 f i g2 - 4t h em o d u l eo f o s d 屏幕预置点标题设置 此功能主要实现在屏幕上显示标题及当调用预置点时显示相应的标题的 设定，且屏幕标题的位置可以任意指定。内置8 2 0 0 多汉字及日文、英文 字库。 屏幕标题显示 此功能主要控制屏幕标题是否显示 预置点显示 此功能主要控制预置点相关的信息是否显示，主要包括：设置预置点、调 用预置点、预置点错误以及预置点标题是否显示。 轨迹显示 此功能主要控制巡航和轨迹相关的信息是否显示，主要包括：设置巡航、 调用轨迹、巡航及轨迹错误是否显示。 角度显示 此功能主要控制水平坐标与垂直坐标是否显示。 时间设置 此功能主要实现日期和时间的设置。且日期时间信息可以断电不丢失。 时间显示 此功能主要控制时间是否