專利名稱：基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于監(jiān)控領(lǐng)域中的圖像快速捕獲裝置，尤其是一種基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備功能比較單一，由高速球/云臺、監(jiān)視器、鍵盤等組成。為了及時發(fā)現(xiàn)非法侵入監(jiān)控區(qū)域的目標(biāo)，往往把監(jiān)控攝像機(jī)處于全景模式，然后監(jiān)控操作人員持續(xù)盯著電視監(jiān)視器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)，利用專用鍵盤控制高速球上下左右運動及變焦放大，使目標(biāo)清晰的顯示在監(jiān)視器并進(jìn)行錄像，獲取有效清晰的證據(jù)。但是人工操作由于速度慢，操作不穩(wěn)定，不能及時快速的反應(yīng)突發(fā)事件。另外有的設(shè)備廠家提出采用計算機(jī)，通過鼠標(biāo)輸入，軟件編程控制攝像機(jī)云臺運動，進(jìn)而捕捉、放大可疑目標(biāo)的方法。該種方法靈活，易于實現(xiàn)多種功能，但是這種方法必須添加計算機(jī)，且計算機(jī)操作系統(tǒng)易于被病毒侵入，故增加了系統(tǒng)成本。另外操作人員必須接受相應(yīng)的計算機(jī)培訓(xùn)，且不能有效利用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，價格和可操作性不易被用戶接受。
隨著觸摸屏在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，其可行性和實用性不成為問題，其快捷、方便的輸入方式被設(shè)備操作人員認(rèn)可。其價格隨著技術(shù)更新、批量生產(chǎn)等因素逐年下降。但是監(jiān)控領(lǐng)域，特別是高速球/云臺的視頻目標(biāo)捕獲，采用觸摸屏輸入控制高速球/云臺的方式還沒有。本實用新型就是實現(xiàn)基于觸摸屏快速捕捉感興趣目標(biāo)，并放大目標(biāo)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用、快速捕獲并放大該視頻目標(biāo)的基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置，監(jiān)視器前罩、觸摸屏、顯像管均安裝在監(jiān)視器后蓋內(nèi)，觸摸屏通過導(dǎo)線束固裝在視頻監(jiān)控前端設(shè)備上并與控制器相連，其特征在于控制器的控制電路由RS485接口電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、RS232接口電路以及觸摸屏控制電路構(gòu)成并依次按照其專用接口連接，RS485接口電路通過專用接口連接視頻監(jiān)控前端設(shè)備，觸摸屏控制電路通過專用接口連接觸摸屏。
而且，所述的RS485接口電路為Maxim公司的MAX485E芯片；所述的單片機(jī)最小系統(tǒng)為ATMEL公司的ATMEG128單片機(jī)芯片及7.3728MHz晶體振蕩電路和LM7805穩(wěn)壓電路所構(gòu)成的最小系統(tǒng)；所述的RS232接口電路為Maxim公司的MAX3224芯片；所述的觸摸屏控制電路為吉銳公司的觸摸屏控制電路4001S。
而且，所述的觸摸屏為超聲波觸摸屏。
本實用新型的優(yōu)點和有益效果是1.捕獲目標(biāo)的速度大大提高。由于控制器電路能夠感知監(jiān)控人員感興趣的目標(biāo)位置及區(qū)域，利用板上的單片機(jī)快速計算出目標(biāo)偏離攝像機(jī)視場中心的偏移量，進(jìn)而通過RS485發(fā)出一連串的控制命令，控制高速球(或云臺)旋轉(zhuǎn)、變倍、變焦，使高速球(云臺)上的攝像機(jī)迅速對準(zhǔn)感興趣的目標(biāo)。所有這些運動都是通過板上單片機(jī)控制算法決定的，一致性好，運行平穩(wěn)、快速。很好解決了人工操作繁瑣和反應(yīng)慢的問題。
2.成本低，采用此方法，僅在監(jiān)視器上改造添加觸摸屏和控制器電路，就能在原有監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)目標(biāo)快速定位、縮放功能。并且隨著觸摸屏的廣泛應(yīng)用，觸摸屏的成本降低，勢必使系統(tǒng)的整個成本降低。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型的控制電路簡圖；圖3是觸摸屏組成示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進(jìn)一步詳述本裝置中，監(jiān)視器前罩1、觸摸屏2、顯像管3均安裝在監(jiān)視器后蓋4內(nèi)，觸摸屏通過導(dǎo)線束5與控制器6相連。其安裝位置如圖1所示打開監(jiān)視器，在監(jiān)視器的前罩和顯像管之間加裝表面聲波式觸摸屏，觸摸屏的導(dǎo)線束在監(jiān)視器后蓋上開孔引出連接到控制器的接插件上。
控制器的控制電路由RS485接口電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、RS232接口電路以及觸摸屏控制電路構(gòu)成并依次按照其專用接口連接，RS485接口電路通過專用接口連接視頻監(jiān)控前端設(shè)備，觸摸屏控制電路通過專用接口連接觸摸屏。
本裝置是以觸摸屏為輸入方式感知目標(biāo)在監(jiān)控場景的位置。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，觸摸屏分為四種電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波式。紅外線式觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容式觸摸屏，但其圖象失真大；電阻式觸摸屏定位準(zhǔn)確，但圖像透過率相對較低，其價格頗高，且怕刮易損。表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，位置感應(yīng)快。由于監(jiān)控行業(yè)，特別是CCTV監(jiān)控行業(yè)對圖像的清晰度要求較高，對突發(fā)事件要求迅速反應(yīng)，鑒于上述原因本實用新型采用表面聲波式觸摸屏，根據(jù)監(jiān)視器的尺寸選擇相應(yīng)尺寸的表面聲波式觸摸屏?？梢圆捎脙煞N方式，一種方式直接購買帶有表面聲波式觸摸屏的監(jiān)視器，另一種方式在現(xiàn)有監(jiān)視器的基礎(chǔ)上，購買表面聲波式觸摸屏安裝到監(jiān)視器上。
高速球/云臺采用目前監(jiān)控行業(yè)流行的產(chǎn)品，具有滿足監(jiān)控要求的水平/俯仰旋轉(zhuǎn)和變焦、變倍功能。選擇高速球產(chǎn)品，有利于目標(biāo)快速捕獲。本實例采用亞安科技電子股份有限公司的高速球，根據(jù)控制器發(fā)送的目標(biāo)位置信息，進(jìn)行水平/俯仰旋轉(zhuǎn)及變焦、變倍操作，帶動攝像機(jī)使目標(biāo)置于監(jiān)視器的中心。
控制器電路組成及各部件的主要功能如下本實例的單片機(jī)最小系統(tǒng)采用ATMEL公司的ATMEG128單片機(jī)芯片及7.3728MHz晶體振蕩電路和LM7805穩(wěn)壓電路組成最小系統(tǒng)。ATMEG128單片機(jī)具有兩個UART(通用異步接收器發(fā)送器)接口；兩個定時器；豐富的I/O接口及片上Flash和E2PROM，適合控制器的功能需求，并利于今后功能擴(kuò)展。利用ATMEG128單片機(jī)片上的兩個UART接口，一個與RS232接口電路連接，實現(xiàn)單片機(jī)最小系統(tǒng)與觸摸屏控制電路間通信，獲取觸摸屏被觸摸的位置信息，并利用軟件編程對位置信息進(jìn)行處理。另一個與RS485接口電路連接。實現(xiàn)單片機(jī)最小系統(tǒng)與高速球的MCU通信，傳輸處理后的位置信息。
本實例的RS485接口電路采用Maxim公司的MAX485E芯片；實現(xiàn)UART接口與RS485接口電路的電平和信號的轉(zhuǎn)換，用于單片機(jī)最小系統(tǒng)與高速球的RS485接口連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
本實例的RS232接口電路采用Maxim公司的MAX3224芯片；實現(xiàn)RS232接口電路與UART接口電路的電平和信號的轉(zhuǎn)換，用于單片機(jī)最小系統(tǒng)與觸摸屏控制電路的RS232接口電路連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
本實例的觸摸屏控制電路采用吉銳公司的觸摸屏控制電路4001S。該電路向觸摸屏的X/Y軸發(fā)射換能器及發(fā)送脈沖信號，并通過X/Y軸接收換能器接收回波信號，進(jìn)行分析處理獲取觸摸屏被觸摸的位置信號。并以中斷的方式，通過其上的RS232接口，按照一定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送到RS232接口電路，進(jìn)而傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的UART接口，由單片機(jī)最小系統(tǒng)的串行通訊軟件接收，并進(jìn)行位置信息處理。
本實用新型的工作原理為下面以聲表面波觸摸屏的X軸為例說明該實用新型的工作原理?？刂破鞯挠|摸屏控制電路發(fā)射脈沖信號通過導(dǎo)線束輸出到聲表面波觸摸屏上的X軸發(fā)射換能器，如附圖3所示，X軸發(fā)射換能器把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成厚度方向振動的超聲波，超聲波經(jīng)換能器下的楔形座折射產(chǎn)生沿玻璃表面?zhèn)鞑サ姆至?。超聲波在前進(jìn)途中遇到45度傾斜的反射線后產(chǎn)生入射波成90度的發(fā)射波(和Y軸平行的分量)，該分量傳至玻璃屏X方向的另一邊也遇到45度傾斜的反射線，經(jīng)反射后沿發(fā)射方向相反的方向傳至X軸接收換能器。X軸接收換能器將回收到的聲波轉(zhuǎn)換成電信號。如虛線箭頭示意X軸超聲波的傳播路徑?？刂破鞯挠|摸屏控制電路接收X軸回波信號，并濾波、放大、采集處理。例如當(dāng)用手指觸摸聲表面波觸摸屏上A點時，手指吸收部分聲波能量，控制器的觸摸屏控制電路回收到的信號在相應(yīng)位置點會衰減，信號包絡(luò)向下出現(xiàn)缺口，觸摸屏控制電路通過對回波信號數(shù)據(jù)處理，分析衰減情況判斷出X方向上的觸摸點坐標(biāo)。同理可以判斷出Y軸方向上的坐標(biāo)，進(jìn)而得到觸摸點A坐標(biāo)為(x，y)。該點坐標(biāo)值按照一定的格式通過RS232接口，以中斷的方式發(fā)送到單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)計算觸摸點A與觸摸屏中心位置O點的位置偏差(Δx，Δy)。通過RS485接口，按照控制協(xié)議命令，發(fā)送到高速球/云臺的MCU(微控制單元)?？刂聘咚偾蛟谒椒较蛳蜃笮D(zhuǎn)arctg(Δx/f)角度，在俯仰方向向下旋轉(zhuǎn)arctg(Δy/f)角度，兩軸方向的旋轉(zhuǎn)帶動云臺上的攝像機(jī)，使目標(biāo)快速拉到監(jiān)視器的中心位置O點。
若想放大目標(biāo)，以便更清楚地觀察目標(biāo)細(xì)節(jié)，監(jiān)控人員用手指以目標(biāo)位置點A為中心的左上角為起點，按著觸摸屏斜方向滑動至所期望的終止點后抬起?？刂破鞯膯纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)定時掃描到手指按動觸摸屏的起點位置(xla，yla)和終止位置(xra，yra)。然后如上所述，控制器的單片機(jī)最小系統(tǒng)通過RS485接口電路傳送水平/俯仰旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)到高速球/云臺的MCU(微控制單元)，高速球/云臺控制水平/俯仰方向的電機(jī)，使目標(biāo)以寬為Wt＝xra-xla，高為Ht＝y(tǒng)ra-yla矩形的中心拉到監(jiān)視器的中心，根據(jù)Wt/W及Ht/H比例關(guān)系(其中W為視頻全屏顯示時總寬度，H為視頻全屏顯示時總高度)，高速球的MCU控制攝像機(jī)鏡頭變焦、變倍放大目標(biāo)，最大至全屏的1/2倍。
以觸摸屏的中心O點作為高速球回歸原監(jiān)控全景模式。只要監(jiān)控人員用手指觸摸觸摸屏的中心點O，控制器的單片機(jī)最小系統(tǒng)判斷觸摸點是否為中心點，為了方便操作，檢測電路以O(shè)點為中心±5為有效區(qū)域。若是則向高速球發(fā)送回到初始狀態(tài)(全景模式)的命令。高速球內(nèi)部的MCU控制水平/俯仰方向的電機(jī)，使攝像鏡頭回復(fù)到初始位置。
權(quán)利要求1.一種基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置，監(jiān)視器前罩、觸摸屏、顯像管均安裝在監(jiān)視器后蓋內(nèi)，觸摸屏通過導(dǎo)線束固裝在視頻監(jiān)控前端設(shè)備上并與控制器相連，其特征在于控制器的控制電路由RS485接口電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、RS232接口電路以及觸摸屏控制電路構(gòu)成并依次按照其專用接口連接，RS485接口電路通過專用接口連接視頻監(jiān)控前端設(shè)備，觸摸屏控制電路通過專用接口連接觸摸屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置，其特征在于所述的RS485接口電路為Maxim公司的MAX485E芯片；所述的單片機(jī)最小系統(tǒng)為ATMEL公司的ATMEG128單片機(jī)芯片及7.3728MHz晶體振蕩電路和LM7805穩(wěn)壓電路所構(gòu)成的最小系統(tǒng)；所述的RS232接口電路為Maxim公司的MAX3224芯片；所述的觸摸屏控制電路為吉銳公司的觸摸屏控制電路4001S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置，其特征在于所述的觸摸屏為超聲波觸摸屏。
專利摘要本實用新型屬于基于觸摸屏的捕捉并放大目標(biāo)的裝置。其控制器的控制電路由RS485接口電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、RS232接口電路以及觸摸屏控制電路構(gòu)成并依次按照其專用接口連接，RS485接口電路通過專用接口連接視頻監(jiān)控前端設(shè)備，觸摸屏控制電路通過專用接口連接觸摸屏。本實用新型僅在監(jiān)視器上改造添加觸摸屏和控制器電路，就能在原有監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)目標(biāo)快速定位、縮放功能，捕獲目標(biāo)的速度大大提高，很好解決了人工操作繁瑣和反應(yīng)慢的問題。
文檔編號H04N7/18GK2829257SQ20052002710
公開日2006年10月18日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者張藻, 武付軍 申請人:天津市亞安科技電子有限公司