多个监控摄像头自动调焦的监控装置及方法与流程

1.本技术涉及摄像监控的领域，尤其是涉及一种多个监控摄像头自动调焦的监控装置及方法。


背景技术：

2.监控摄像头作为常用的监控设备，常用于各种公共场所及私人场所，可用作采集录像、消防报警等的重要工具。
3.现有的监控摄像头主要分为不可变焦摄像头、手动变焦摄像头及自动变焦摄像头，手动变焦摄像头较为常见，往往需要在一开始安装监控摄像头时调试好镜头焦距，使录像保持清晰，在监控摄像头装载完毕后基本不会再变焦，大多数场景下均能保证图像的清晰度；而自动变焦摄像头采用ai技术实现自动变焦，可以始终保持图像清楚，但成本高昂。
4.对于目标场所，例如博物馆等，往往需要布置多个监控摄像头，减少监控盲区，且需要配备可遥控或可自动调焦的高清摄像头进行高清录像采集，从而保障正常的治安秩序，方便工作人员的管理。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为对于需要多个摄像头进行监控的场所，每个摄像头均配备自动变焦摄像头，存在有投入成本高的缺陷。


技术实现要素：

6.第一方面，为了降低多摄像头布置的成本，本技术提供一种多个监控摄像头自动调焦的监控装置。
7.本技术提供的一种多个监控摄像头自动调焦的监控装置，采用如下的技术方案：多个监控摄像头自动调焦的监控装置，包括支架、至少一组普通摄像头及至少一组特殊摄像头，所述支架上转动设置有转动架，且所述支架上设置有用于驱动转动架转动的驱动组件，所述普通摄像头及特殊摄像头沿转动架的转动轴线环绕分布于转动架上，且所述普通摄像头及特殊摄像头的拍摄方向均朝向背离转动架中心的方向，所述特殊摄像头上设置有用于调整焦距的变焦机构。
8.通过采用上述技术方案，普通摄像头及特殊摄像头沿转动架的转动轴线环绕分布于转动架，以此全面监控附近的各个场景，减少摄像盲区；而当出现需要特殊情况，需要变焦提升清晰度时，只需启动驱动组件，带动转动架转动，以此带动特殊摄像头进行转动，使得特殊摄像头切换至目标对象的视角，同时启动特殊摄像头上的变焦机构，调整焦距，提升清晰度，由于装载变焦功能的摄像头使用数量减少，因此可以在提升监控质量的同时有效降低使用成本。
9.优选的，所述驱动组件包括第一电机，所述第一电机的输出轴上传动连接有第一锥齿轮，所述转动架上可拆卸连接有齿圈，所述齿圈与支架转动连接且与转动架同轴固定，所述齿圈与第一锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮的转动轴线竖直分布且其齿面朝上。
10.通过采用上述技术方案，第一电机带动第一锥齿轮转动，以此带动齿圈转动，齿圈
带动与之同轴固定的转动架转动，从而实现摄像头的转向，方便监控目标对象；第一锥齿轮的转动轴线竖直分布且其齿面朝上，可以对齿圈进行承托，避免齿圈在啮合传动时发生掉落而影响传动效果。
11.优选的，所述支架上铰接有至少一个支臂，所述支臂远离支架的一端转动设置有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与齿圈啮合，所述支架上设置有用于对转动至齿圈转动面的支臂进行支撑的限位件。
12.通过采用上述技术方案，支臂转动至与齿圈处于同一面上时，即齿圈转动面时，第二锥齿轮的转动轴线与第一锥齿轮的转动轴线平行，第一锥齿轮、第二锥齿轮同时与齿圈啮合，从而实现对齿圈的支撑，实现对转动架的支撑，同时通过转动架的自重作用使得第一锥齿轮、第二锥齿轮与齿圈紧密啮合，提升传动效率。
13.优选的，所述特殊摄像头的一侧与转动架铰接，且特殊摄像头上设置有调节片，所述调节片上开设有条形孔，所述支架上滑移设置有滑杆，且所述支架上设置有带动滑杆滑动的定位件，所述滑杆的底端与条形孔滑移转动连接，且所述滑杆的滑动方向与条形孔的延伸方向呈夹角。
14.通过采用上述技术方案，滑杆在竖直滑动时，其底端在条形孔内滑移，同时其相对于调节片转动，而特殊摄像头的一侧铰接，因此特殊摄像头在滑杆的推移下发生转动，实现摄像俯仰角的调节，从而方便变焦锁定目标，提升精确度。
15.优选的，所述变焦机构包括固定环、与固定环转动连接的主动轮及活动连接于固定环上的限位轮；特殊摄像头上用于通过转动方式实现手动变焦的变焦环位于固定环内，所述主动轮与变焦环外周壁滚动连接或啮合，所述固定环上设置有用于驱动主动轮转动的驱使件，所述固定环上设置有用于使限位轮抵紧于变焦环上远离主动轮所在位置的支撑组件。
16.通过采用上述技术方案，手动变焦功能较为常见，且价格相对低廉，一般均采用转动自带的变焦环的方式进行变焦操作，而固定环可与特殊摄像头进行固定，通过支撑组件使得限位轮挤压变焦环，同时驱使件带动主动轮转动，从而带动变焦环转动进行变焦调节。
17.优选的，所述支撑组件包括第一连接杆、第二连接杆，所述第一连接杆一端与固定环内壁铰接，其另一端与第二连接杆转动连接，所述第二连接杆另一端滑移设置于固定环上，所述限位轮转动连接于第一连接杆与第二连接杆的铰接处，且所述第一连接杆与固定环的铰接端与第二连接杆的滑动端之间连接有弹力件。
18.通过采用上述技术方案，通过弹力件使得第一连接杆与第二连接杆产生相向转动的驱动力，以此使得限位轮抵紧变焦环，避免打滑现象，从而带动变焦环转动进行变焦调节。
19.优选的，所述支撑组件至少有两组且沿固定环与主动轮的连心线对称分布。
20.通过采用上述技术方案，支撑组件至少有两组，以此使得固定环具有至少两个限位轮及一个主动轮，以此支撑变焦环，避免变焦环产生打滑现象，从而带动变焦环转动进行变焦调节。
21.第二方面，为了降低多摄像头布置的成本，本技术提供一种控制方法，采用如下的技术方案：一种控制方法，应用上述多个监控摄像头自动调焦的监控装置实现，包括，
获取角度调节参数；依据角度调节参数输出用于控制预设的驱动组件以使预设的特殊摄像头转动至指定角度的操作指令；获取对应特殊摄像头的焦距调节参数；依据焦距调节参数输出用于调整变焦机构以调节特殊摄像头所选焦距的操作指令；获取特殊摄像头所采集的变焦后的帧图像，生成监控照片或视频。
22.通过采用上述技术方案，通过所输入的角度调节参数实现特殊摄像头的转向，从而使得特殊摄像头可拍摄目标对象，并发挥变焦功能，提升清晰度，而所输入的焦距调节参数，则可实现特殊摄像头焦距的调节，从而获取到目标对象的清晰图像，提升监控质量。
23.优选的，在所述获取角度调节参数的步骤中，包括，获取各摄像头所采集的帧图像；执行比对操作，比对各摄像头所采集的帧图像及对应的预设的静态场景模板，判断是否存在差异像素区域；若是，则输出触发信息；若否，则获取该摄像头的下一次帧图像，重复执行比对操作；依据触发信息生成角度调节参数。
24.通过采用上述技术方案，通过比对操作找到帧图像中的差异像素区域，差异像素区域可表示所监控场景中的动态对象，比如走动的人等，以此根据动态对象生成角度调节参数，将特殊摄像头转动至对应角度进行重点拍摄，从而筛除静态物体，提升监控质量，同时降低布置成本。
25.优选的，在所述依据触发信息生成角度调节参数的步骤中的角度调节参数包括俯仰角调节参数，俯仰角调节参数的获取步骤包括：获取差异像素区域于帧图像上的位置坐标；依据所得位置坐标及预设的俯仰角参考系生成俯仰角目标参数；获取特殊摄像头当前的俯仰角初始参数；依据俯仰角目标参数及俯仰角初始参数输出俯仰角调节参数。
26.通过采用上述技术方案，由于特殊摄像头在变焦后其可拍摄的场景缩减，同时焦点处的场景会放大变清晰，因此通过定位差异像素区域的位置坐标，找到动态对象相对于监控装置的视角角度，以此生成俯仰角目标参数，再根据特殊摄像头当前的俯仰角初始参数，计算出特殊摄像头需要调节的俯仰角角度值，即俯仰角调节参数，最终调节特殊摄像头的拍摄方向至指定角度，从而重点放大动态对象，实现重点拍摄，提升监控精准度。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.驱动组件可带动转动架转动，以此带动特殊摄像头进行转动，使得特殊摄像头切换至目标对象的视角，同时启动特殊摄像头上的变焦机构，调整焦距，提升清晰度，由于装载变焦功能的摄像头使用数量减少，因此可以在提升监控质量的同时有效降低使用成本；2.第一锥齿轮、第二锥齿轮同时与齿圈啮合，从而实现对齿圈的支撑，实现对转动架的支撑，同时通过转动架的自重作用使得第一锥齿轮、第二锥齿轮与齿圈紧密啮合，提升
传动效率；3.固定环可与特殊摄像头进行固定，通过支撑组件使得限位轮挤压变焦环，同时驱使件带动主动轮转动，从而带动变焦环转动进行变焦调节。
附图说明
28.图1是本技术实施例1的监控装置的整体结构示意图。
29.图2是本技术实施例1的外壳的剖面结构示意图，主要展示特殊摄像头。
30.图3是本技术实施例1的监控装置的爆炸结构示意图，主要展示定位件。
31.图4是图2中a处的局部放大示意图。
32.图5是本技术实施例2的监控方法的方法流程图，主要展示角度调节参数的获取步骤。
33.图6是本技术实施例2的监控方法的方法流程图，主要展示特殊摄像头调节步骤。
34.附图标记说明：1、支架；11、普通摄像头；12、特殊摄像头；121、外壳；122、变焦环；13、支臂；14、限位件；15、中心杆；16、安装盘；2、转动架；21、滑杆；22、定位件；23、调节片；24、条形孔；3、驱动组件；31、第一电机；32、第一锥齿轮；33、齿圈；34、第二锥齿轮；4、变焦机构；41、固定环；42、主动轮；43、限位轮；5、支撑组件；51、第一连接杆；52、第二连接杆；53、弹力件；6、对中螺杆；61、转轴。
具体实施方式
35.以下结合全部附图对本技术作进一步详细说明。
36.实施例1：多个监控摄像头自动调焦的监控装置，参照图1、图2，包括支架1及摄像头组，而摄像头组包括至少一组普通摄像头11及至少一组特殊摄像头12，本实施例中采用两组普通摄像头11加一组特殊摄像头12的配置，三组摄像头的拍摄视角互成120度，以此全面覆盖当前监控区域。且支架1上转动设置有供普通摄像头11及特殊摄像头12安装的转动架2，支架1上还设置有驱动组件3。特殊摄像头12与普通摄像头11相比，增加了用于调整焦距的变焦机构4（见图2），当监控区域中出现了目标对象时，例如扰乱治安的人，则驱动组件3驱动转动架2转动，使得特殊摄像头12与目标对象所在的场景相对，并执行变焦操作，从而提升监控质量。在其他实施例中，特殊摄像头12还可具有夜拍、白平衡、运动侦测、超广角拍摄、微距等功能。
37.支架1包括用于与吊顶通过螺钉固定的安装盘16及与安装盘16焊接固定的中心杆15，中心杆15与安装盘16均呈圆形且两者同轴分布。中心杆15上焊接固定有支撑板，驱动组件3包括通过螺钉与支撑板固定的第一电机31，第一电机31采用步进电机。第一电机31输出轴穿过支撑板的一端上同轴固定有第一锥齿轮32，第一锥齿轮32的转动轴线竖直分布且其齿面朝上，而转动架2上可拆卸连接有与第一锥齿轮32啮合的齿圈33。齿圈33与中心杆15同轴分布，且其与支架1转动连接，齿圈33与转动架2通过螺栓同轴固定，以此实现可拆卸。
38.中心杆15上铰接有至少一个支臂13，本实施例优选为两个支臂13，两个支臂13与支撑板环绕中心杆15分布且三者互呈120度。支臂13远离中心杆15的一端通过轴承转动设置有第二锥齿轮34，第二锥齿轮34与齿圈33啮合，第二锥齿轮34与第一锥齿轮32两者的转
动轴线平行且两者的齿面均朝上，齿圈33的齿面朝下，以此通过两个第二锥齿轮34与第一锥齿轮32支撑齿圈33，进而支撑整个转动架2。且支架1上设置有限位件14，限位件14采用限位杆，限位杆焊接固定于中心杆15且位于支臂13与中心杆15的铰接处下方，用于对转动至齿圈33转动面的支臂13进行支撑，从而支撑第二锥齿轮34。
39.转动架2呈圆形漏斗状，且转动架2开口较大的一侧朝上，转动架2上沿其周向等角度间隔分布有三个通孔，通孔用于供第二锥齿轮34与第一锥齿轮32通过，从而方便转动支臂13。普通摄像头11及特殊摄像头12沿转动架2的转动轴线环绕分布于转动架2上，普通摄像头11通过螺钉固定于转动架2底部，而特殊摄像头12外套设有方形的外壳121，特殊摄像头12与外壳121通过螺钉固定，外壳121的一侧与转动架2铰接，且外壳121上设置有垂直于其转动轴线的调节片23，调节片23上开设有条形孔24。转动架2的中间处滑移穿设有滑杆21，滑杆21的底端插入条形孔24内且与条形孔24滑移转动连接，且滑杆21的滑动方向与条形孔24的延伸方向呈夹角。
40.参照图2、图3，支架1上设置有带动滑杆21滑动的定位件22，定位件22包括与转动架2通过螺钉固定的电缸，电缸的输出轴与滑杆21水平凸出部分螺纹连接，且电缸的输出轴的转动轴线方向与滑杆21的滑动方向一致，电缸转动时带动滑杆21滑动，滑杆21的底端通过调节片23推动外壳121转动，以此可调节特殊摄像头12的俯仰角，扩大拍摄范围，同时方便特殊摄像头12将目标对象锁定在视角中心，从而使得目标对象出现在变焦后的拍摄图像或视频内。
41.参照图1、图3，滑杆21内螺纹穿设有对中螺杆6，对中螺杆6的一端同轴固定有与中心杆15插接配合的转轴61，转轴61呈外壁光滑的圆柱体状，且当转轴61插入中心杆15内时与中心杆15转动连接。当拧动对中螺杆6时，转轴61可脱离中心杆15，以此方便摄像头组的拆装。同时，对中螺杆6转动至转轴61深入中心杆15内后，滑杆21滑动时转轴61一端始终位于中心杆15内，以此对中心杆15进行对中，使得齿圈33的转动轴线与中心杆15的中心轴线重合，避免第一锥齿轮32、第二锥齿轮34与齿圈33脱离啮合而影响特殊摄像头12的转动调节。
42.参照图1、图4，本实施例的特殊摄像头12可采用常用的手动变焦摄像头，依靠转动变焦环122的方式进行变焦，以降低布置成本。其变焦机构4包括固定环41、与固定环41转动连接的主动轮42及活动连接于固定环41的限位轮43，固定环41与外壳121通过螺钉固定，特殊摄像头12的变焦环122位于固定环41内，且变焦环122所在面与固定环41所在面重合。
43.主动轮42、限位轮43均与变焦环122外周壁滚动连接或啮合，固定环41上设置有驱使件，驱使件用于带动主动轮42转动，从而带动变焦环122转动进行变焦。本实施例具有两个限位轮43，且两个限位轮43与主动轮42互成120度，从而夹紧变焦环122，避免变焦环122发生打滑。固定环41上设置有用于使限位轮43抵紧于变焦环122远离主动轮42一侧的支撑组件5，支撑组件5与限位轮43数量一一对应，且支撑组件5沿固定环41与主动轮42的连心线对称分布。
44.支撑组件5包括第一连接杆51及第二连接杆52，第一连接杆51一端与固定环41内壁铰接，其另一端与第二连接杆52铰接，第二连接杆52另一端滑移设置于固定环41上，限位轮43转动连接于第一连接杆51与第二连接杆52的铰接处，且限位轮43、第一连接杆51及第二连接杆52均在固定环41所在面上运动。
45.第一连接杆51与固定环41的铰接端与第二连接杆52的滑动端之间连接有弹力件53，弹力件53采用弹簧，且套设于固定环41上，其两端分别固定于第一连接杆51与第二连接杆52上，当限位轮43受到变焦环122挤压时弹力件53产生形变和弹力，从而使得限位轮43抵紧变焦环122。由于第二连接杆52滑动时，使限位轮43圆心至主动轮42圆心的距离产生变化，因此限位轮43与主动轮42之间可放置处于设定直径范围内的不同直径的变焦环122，从而扩大适用范围。
46.驱使件包括第二电机（图中未展示），第二电机采用步进电机，其输出轴与主动轮42同轴固定，用于带动主动轮42转动，以此带动变焦环122转动。且支架1上连接有控制器，第一电机31、第二电机、电缸均与控制器连接，而控制器可通过蓝牙模块、wifi模块、lora模块、5g模块等与计算机或移动终端连接，工作人员可远程控制第一电机31以调整特殊摄像头12的视角方向，或远程控制第二电机以通过对转动角度的控制调整特殊摄像头12的焦距，或远程控制电缸以调整特殊摄像头12的俯仰角。
47.本技术实施例1的实施原理为：监控时，工作人员若在普通摄像头11的监控图像内发现目标对象，例如扰乱治安秩序的人时，通过计算机及控制器启动第一电机31，带动第一锥齿轮32转动，带动齿圈33传动，从而带动特殊摄像头12移动至目标对象所在的场景。之后可通过控制器启动电缸，带动滑杆21滑动，实现特殊摄像头12的俯仰角的调节，使得目标对象出现在当前拍摄场景的中心。最后可通过控制器控制第二电机，带动主动轮42转动，以此带动变焦环122转动进行变焦，从而提升目标对象的画面清晰度，方便辨识及监控，提升监控质量。
48.实施例2：参照图5、图6，一种监控方法，包括如下步骤：s100：获取角度调节参数，具体获取方式为：s110：获取各摄像头所采集的帧图像。
49.具体的，各摄像头包含定焦的普通摄像头11，及具有变焦等特殊功能的特殊摄像头12，帧图像指某一帧的采集图像，且选取各摄像头同一时刻的帧图像作参考。
50.s120：执行比对操作，比对各摄像头所采集的帧图像及对应的预设的静态场景模板，判断是否存在差异像素区域；若是，则输出触发信息；若否，则获取该摄像头的下一次帧图像，重复执行比对操作，直至出现差异像素区域。
51.具体的，静态场景模板由工作人员进行设定，一般选取当前拍摄场景在常态下的拍摄图像，例如场景为博物馆时，选取博物馆无人时的拍摄图像作为静态场景模板，且静态场景模板可选取多个，例如同时选取白天及夜晚的静态场景，并在比对操作时同时进行比对。差异像素区域指当前帧图像与静态场景模板中rgb值不同的像素点所组成的区域，差异像素区域可以有一个或多个，“判断是否存在差异像素区域”中“是”与“否”的区分可采用差异像素点的数量与设定数量的关系确定，例如当差异像素点的数量超过设定数量时，判断为存在差异像素区域，从而根据实际应用场景选取合适的触发条件，减少误触发的几率，提升精确度。“获取该摄像头的下一次帧图像”中的“下一次”可表示下一帧帧图像，也可表示选取每隔设定帧数或设定时间后的帧图像，具体视监控精度及设备响应条件而定。
52.s130：依据触发信息生成角度调节参数。
53.具体的，触发信息基于特殊摄像头12当前所在的方位及重点目标对象所在的方位的角度差确定，采用统一参考系的角度值确定，可通过编码器进行角度采集。该角度差可换算成实施例1中的第一电机31的输入参数，例如转动多少角度，即角度调节参数。
54.角度调节参数中还包含特殊摄像头12的俯仰角调节参数，具体获取步骤如下：s131：获取差异像素区域于帧图像上的位置坐标。
55.具体的，可在帧图像上以像素点为参考量建立平面坐标系，查找差异像素区域于帧图像上的位置坐标，位置坐标一般以区间形式表示，例如差异像素区域位置坐标为（x1
‑
x2,y1
‑
y2），在其他实施例中，也可提前获取当前场景的三维模型，并确定三维模型中与差异像素区域所匹配的特征部分，并选取该特征部分的空间坐标作为参考。本实施例中由于普通摄像头11的视角是锁定的，而特殊摄像头12在完成上一次变焦任务后会回到设定视角，因此帧图像中差异像素区域与特殊摄像头12的俯仰角关系是唯一确定的，因此差异像素区域于帧图像上的位置坐标是唯一确定的，可作为稳定参考。
56.s132：依据所得位置坐标及预设的俯仰角参考系生成俯仰角目标参数。
57.具体的，预设俯仰角参考系指的是帧图像对应的平面坐标系上的坐标与特殊摄像头12的俯仰角的换算比例，换算比例可通过调试试验获得，可制成参照表，处理器在换算俯仰角时按照所读取的差异像素区域的位置坐标查找参照表，从而获得俯仰角目标参数，即特殊摄像头12所要到达的俯仰角。而一般位置坐标以区间形式表示，因此所得的俯仰角也以范围的形式表示，实际操控时可选取俯仰角的中间值。
58.s133：获取特殊摄像头12当前的俯仰角初始参数。
59.s134：依据俯仰角目标参数及俯仰角初始参数输出俯仰角调节参数。
60.具体的，俯仰角初始参数指的是特殊摄像头12目前所在的视角方向对应的俯仰角，而俯仰角目标参数指特殊摄像头12调节后的俯仰角，例如俯仰角初始参数：与水平方向呈60
°
，俯仰角目标参数：与水平方向呈45
°
，由此可知，所需调整的角度差为15
°
，调整方向为向上转动，则俯仰角调节参数即：向上转动15
°
。
61.s200：在获取到角度调节参数后，依据角度调节参数输出用于控制预设的摄像头组中的特殊摄像头12转动至指定角度的操作指令，并依据俯仰角调节参数输出用于调整特殊摄像头12俯仰角的操作指令。
62.具体的，指定角度即重点目标对象所在场景的视角角度，且可通过实施例1中公开的监控装置实现特殊摄像头12的水平转动与上下转动。
63.s300：获取对应特殊摄像头12的焦距调节参数，依据焦距调节参数输出用于调整特殊摄像头12所选焦距的操作指令。
64.具体的，焦距调节参数可采用固定的焦距调节参数，例如工作人员设定为10x，即10倍变焦，则将重点目标对象所在区域放大十倍，重点目标对象优选为差异像素区域，即将差异像素区域放大十倍。焦距调节参数也可采用自动调焦的方式，例如根据差异像素区域的像素点数量占比、尺寸占比等进行适应性放大，例如差异像素区域最大宽度占未变焦时拍摄图像的十分之一，则选取1
‑
10倍变焦中的其中一种倍数，避免变焦后差异像素区域不完整。
65.同时焦距调节参数可以采用实时设置的方式，具体的：当s120步骤中触发信息输
出后，特殊摄像头12可同步向监控中心发送提示，提示监控人员所监控的区域存在异动现象，此时监控人员可采用人工接管的方式远程操控特殊摄像头12进行变焦，例如通过遥控器控制第二电机转动，带动主动轮42转动，从而带动变焦环122转动，实现特殊摄像头12的变焦，方便监控人员查看或截取所需的场景照片或视频。
66.s400：获取特殊摄像头12所采集的变焦后的帧图像。
67.具体的，变焦后拍摄的帧图像或视频传输至计算机或移动终端，工作人员可在监控结束，控制特殊摄像头12进行变焦复位，回到正常倍数，同时可控制特殊摄像头12的俯仰角、水平视角方向复位。
68.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。