专利名称：基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于摄像机行业技术领域，涉及一种测量装置，尤其与一种基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置。
技术背景当前纯粹的视频监控只能体现出现场的画面，不能还原现场的实际环境，而雷达探测也只能描绘出物体的轮廓，无法获得现场的真实画面，尤其是在需要分辨事物特征的情形下雷达所体现出来的图像就不能满足这种需求了
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置，其利用定向雷达的声波发射与接收的时间差计算距离，作为真实场景的测距工具，结合高清网络精准云台摄像机的高清图像，利用高清视频流中的单帧图片获取二维坐标，通过计算机模拟从而实现视频画面与实际场景中物体尺度的自动换算和转化，从而能在二维的视频图片上体现出三维的地理信息，并可分辨出物体的特征如颜色、字体、火光等，设备主要用于车载测绘、大范围区域的视频监控辅助等场合。为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置，该装置分为前端和后端两部分；前端包括精准定位云台、定向雷达、电动变焦镜头、补光灯，前述四部件连接高清网络摄像机；后端包括模拟系统和PC机；前端到后端通过高清网络摄像机和模拟系统通过传输线进行连接。所述的传输线路为网络线；单台为交叉线，多台为交换机连接。采用上述方案，定向雷达与摄像机均安装在精准定位云台上，保证摄像机的监视物体与所测量的物体方向一致，定向雷达的测量数据(由时间差换算出来的距离)通过 RS485传输高清摄像机的RS485双工输入口，通过网络传输到PC机的软件界面上显示。由于精准云台的转动角度位置是可读取的、电动变焦镜头的视场角是固定的，所以当物距(雷达测知)已知时，根据三角函数关系可以换算出实物的高度、根据比例关系可以根据视频画面中的二维图标间距换算出真实场景的物体尺寸。本实用新型解决常规视频监控中不能反映场景尺寸的问题，可以作为视频图像测绘地理信息的参考方法。
图1为本实用新型的各模块连接结构示意图；图2为本实用新型的原理示意图一；图3为本实用新型的原理示意图二 ；图4为本实用新型的原理示意图三；[0014]图5为本实用新型的外观示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步详述。参阅图1所示，所述的基于定向雷达与高清摄像机的三维绘图系统分为前端和后端两部分。前端包括精准定位云台1、高清网络摄像机2、定向雷达3、电动变焦镜头4、补光灯5 ；后端包括模拟软件系统6和PC机。前端到后端通过高清网络摄像机2和模拟软件系统6进行连接，传输线路为网络线，单台可用交叉线，多台使用交换机连接。其工作原理如下(参阅图2-4)在PC机上的模拟软件中对图像进行控制，通过网络通讯控制精准云台转动、电动变焦镜头变焦，获得高清晰的目标视频画面。通过软件远程开启定向雷达3进行当前位置的测距，定向雷达的距离数据通过 RS485形式传给高清网络摄像机2的RS485双工输入口，由高清网络摄像机通过网络传输给后端的软件显示；精准云台的转动和电动变焦镜头的变焦由高清摄像机的RS485双工接口发给云台及镜头；高清摄像机通过网络与PC机连接，通过编码将视频图像、距离数据、云台角度传输个后端的PC机。PC机上的软件中预先设定以下值镜头在各个放大倍数下的视场角大小。以下说明测距的原理参阅图2所示，说明定向雷达的距离测算原理。假设雷达的超声波速度为v(m/s)，接收与发射的时间差为t(s) (T2-T1)，则摄像机(雷达)距离物体的距离L(m)为L = O. 5XvXt精度传感器误差本案传感器使用的是12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1 μ s的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在Imm的测量范围内。超声波传播速度误差超声波的传播速度空气的温度有着密切的关系，正常温度在0°C -40°c之间，其引起的速度误差在25m/S (332m/s-356m/s)以内，IOOm测量误差在 7. an左右，Im测量误差在7. 2mm左右。本案计算时ν = 340m/s(20°C )，因此误差Im在 2. 4mm -4. 5mm,这样总的误差Im在3. 4mm -5. 5mm之间，对于视频监控上体现基本的地理信息其精度是可以接受的。参阅图3，说明测量距离到视频图像物体尺寸的比例变换。上图中L由定向雷达测出，假设为100m;α为镜头在垂直方向的视场角，假设为60度；那么满屏的物体高度H的计算方式为H = 2XLXtg(0. 5α )在图像坐标上，假设100像素点的水平直线距离为1，那么500万像素(2500*2000)的坐标尺寸为水平25，垂直20 ；即上图物体满屏时h = 20，w可在图像坐标上通过截取两个点来获得，由此我们可以得到真实的物体宽度W为W = HXw/h所以在计算机的软件平台上的视频浏览画面中，对于固定的景物可以通过鼠标的选点定位直接给出垂直平面中任意两点间的距离。镜头放大倍数提供了另一个比例变换系数，因此同时选定某个区域即可联动云台和镜头将镜头拉近使选择区域充满屏幕，在新的视频区域中依然可以测绘出尺寸，且可分辨真实景物的细节。对于出现斜面的情形我们通过转动云台来重新获得其侧面尺寸，如图4 ；云台的转动角度β是可获取的，Li、L2是由定向雷达测量出来的，所以物体的斜面边是可以根据三角函数计算出来的，亦是可测量量。综上所述，在视频画面的坐标上可以用鼠标描绘出景物的轮廓线，由此绘制出一定缩放比例的三维视频仿真地图或在视频图像中可以用鼠标测算物体的尺寸、距离。对于已知的坐标信息亦可导入从而联动云台、镜头查看该区域。本实用新型解决了普通视频监控在反映地理信息上的不足，延伸了视频图像的可用性，还原真实的监视场景，适用于大型场所如机场、港口等的监控辅助或其他宽广区域的非精准地形测量方法。
权利要求1.基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置，其特征在于该装置分为前端和后端两部分；前端包括精准定位云台、定向雷达、电动变焦镜头、 补光灯，前述四部件连接高清网络摄像机；后端包括模拟系统和PC机；前端到后端通过高清网络摄像机和模拟系统通过传输线进行连接。
2.如权利要求1所述的基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置，其特征在于所述的传输线路为网络线；单台为交叉线，多台为交换机连接。
专利摘要基于定向雷达与高清摄像机的三维仿真绘图装置，包括精准定位云台、在精准云台上安装的定向测距雷达、同向高清网络枪型摄像机、高倍电动镜头和补光灯、模拟仿真软件和PC机一台，在所述的PC机上安装模拟软件，网络高清摄像机和PC连接在局域网中，雷达和云台接入摄像机中，由于在摄像机上驳接定向雷达进行测距，结合一定的数学算法，在视频画面上可以反映出监视区域的地理信息，系统采用AC24V的交流电源进行供电。可以作为移动的基础测量工具。
文档编号G01S13/86GK202075409SQ20102068204
公开日2011年12月14日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者孙申雨 申请人:厦门市罗普特科技有限公司