基于vc的云臺(tái)鏡頭控制操作臺(tái)軟件畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 基于VC的云臺(tái)鏡頭控制操作臺(tái)軟件設(shè)計(jì)摘要隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)在多種領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而在在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，云臺(tái)鏡頭的控制是整個(gè)閉路監(jiān)視系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種基于VC的云臺(tái)鏡頭控制操作臺(tái)軟件，用以監(jiān)控設(shè)備中能對(duì)云臺(tái)起控制作用的軟件。該控制軟件能控制云臺(tái)的垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)，以及攝像機(jī)的聚焦/散焦，變倍近/遠(yuǎn)、光圈變大/小等。論文首先介紹了課題的應(yīng)用概況，分析了監(jiān)控系統(tǒng)和云臺(tái)軟件的功能概況，并針對(duì)這些功能提出了設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)云臺(tái)中的通訊協(xié)議PELCOD協(xié)議做了詳細(xì)介紹。其次論文詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，給出了主程序、數(shù)據(jù)發(fā)送程序、運(yùn)動(dòng)控制程序和雨刷鏡頭控制程序的軟件流程圖。通過(guò)調(diào)試，起到了很好的控制效果關(guān)鍵字：云臺(tái)；監(jiān)控系統(tǒng)；VC；操作臺(tái)The PTZ camera control based on VC console software designAbstractWith the multimedia technology and the rapid development of network munication technology, digital video surveillance technology in many fields more and more widely. In the digital video surveillance system design and implementation, on the head of the orientation control is the system to perform important tasks. PTZ is a camera for monitoring, adjust the location of equipment, PTZ camera control is the closedcircuit surveillance system is an important part. This paper presents a PTZ camera control based on VC39。s console software for monitoring devices can head a controlling software. The control software can control the head of the vertical movement and horizontal movement, and the camera39。s focus / defocus, zoom Near / Far, aperture bigger / smaller, etc.. Paper first introduces the topic of application profiles, analysis of the monitoring system and PTZ functions of the software profile, and these features make the design for the realization of the program, on the head of the munication protocol PELCOD protocol introduced in detail. Second, this thesis details the entire process of designing software development, given the main program, the data send process, motion control programs and wipers lens control program flow chart. Through these tests played a good control effect. Key Words：Pan/tilt/zoom,；monitoring system；VC；Consoles目　　錄摘要 …………………………………………………………………………… IAbstract II1 緒論 1 云控制應(yīng)臺(tái)用概況 1 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)概述 1 監(jiān)控系統(tǒng)的組成 1 云臺(tái)控制軟件的發(fā)展概況 2 云臺(tái)控制軟件簡(jiǎn)介 2 云臺(tái)控制軟件的原理 2 云臺(tái)控制軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 2 工作內(nèi)容和章節(jié)安排 32 軟件分析和方案設(shè)計(jì) 5 軟件功能分析 5 軟件設(shè)計(jì)方案 6 設(shè)置模塊 6 按鈕模塊 7 通訊模塊 73 串行通信的實(shí)現(xiàn) 9 串行通信概述 9 串行通信介紹 9 串行傳送方式 9 串行通信方式 10 通信協(xié)議介紹 11 RS485標(biāo)準(zhǔn) 13 PELCOD協(xié)議 14 PELCO協(xié)議應(yīng)用 14 PELCOD協(xié)議內(nèi)容 154 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 19 控制系統(tǒng)軟件概述 19 開(kāi)發(fā)工具和軟件編制環(huán)境簡(jiǎn)介 19 軟件程序流程圖 21 主程序軟件設(shè)計(jì) 21 運(yùn)動(dòng)控制流程 21 雨刷控制流程 22 數(shù)據(jù)發(fā)送程序 23 軟件程序 24 程序功能 24 界面展現(xiàn) 25 變量/函數(shù)聲明 26 初始化操作 26 按鈕功能實(shí)現(xiàn) 27 數(shù)據(jù)發(fā)送 275 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 28 論文總結(jié) 28 設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 28 個(gè)人經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 296 致謝 307 參考文獻(xiàn) 318 附錄 339 外文資料翻譯及原文 33 1 緒論 云控制應(yīng)臺(tái)用概況 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)概述數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是指通過(guò)軟硬件將監(jiān)控頭采集到的圖像處理成數(shù)字信號(hào)，傳送到電腦進(jìn)行處理。隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)、電信機(jī)房、工廠、城市交通、水利系統(tǒng)、小區(qū)治安等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)可以很容易地實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的控制，同時(shí)可以使用最少的連線，這節(jié)約了大量的成本。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)和各種無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制變得十分容易。 監(jiān)控系統(tǒng)的組成數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)十分復(fù)雜，但基本組成很清晰，包括本地監(jiān)控、監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)端監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源，一般由攝像機(jī)、解碼器、報(bào)警器和云臺(tái)等組成，其中云臺(tái)是整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分：云臺(tái)是一種用于監(jiān)控時(shí)調(diào)整攝像頭位置的設(shè)備，它接收來(lái)自系統(tǒng)控制臺(tái)發(fā)出發(fā)的控制命令，解釋并控制云臺(tái)進(jìn)行上、下、左、右各方向的行進(jìn)動(dòng)作并對(duì)鏡頭進(jìn)行變焦(ZOOM)、聚焦(FOUCS)、光圈(iris)的控制?？刂葡到y(tǒng)的要求是動(dòng)作運(yùn)行準(zhǔn)確、可靠。由于云臺(tái)運(yùn)行動(dòng)作的可控性及云臺(tái)的多樣性，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性與可操作性等關(guān)鍵指標(biāo)。本地監(jiān)控通常設(shè)置在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)附近，對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)傳回的多路視頻信號(hào)通常通過(guò)視頻矩陣進(jìn)行切換，然后連入本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示。隨著技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，這些遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)、Intent或其他無(wú)線網(wǎng)方式與本地計(jì)算機(jī)相連接，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視。 云臺(tái)控制軟件的發(fā)展概況 云臺(tái)控制軟件簡(jiǎn)介 云臺(tái)控制軟件是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)某些編程工具，制作的一種應(yīng)用程序，軟件能通過(guò)計(jì)算機(jī)串口輸出符合云臺(tái)控制協(xié)議的控制命令。軟件種類(lèi)繁多，對(duì)不同的云臺(tái)有不同的控制軟件 ，它們應(yīng)用不同的通信協(xié)議，有不同的功能效果。但所有的控制軟件都存在一些基本的控制功能，比如能控制云臺(tái)進(jìn)行上下左右運(yùn)動(dòng)，控制鏡頭進(jìn)行變焦、聚焦、光圈等功能。 優(yōu)秀的控制軟件還應(yīng)具有可擴(kuò)展行，可根據(jù)要求增加一些高級(jí)功能，如預(yù)置位，雨刷等。 云臺(tái)控制軟件的原理 軟件主要由數(shù)據(jù)、系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序3部分組成 ，系統(tǒng)通過(guò)基于計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的算法來(lái)判斷實(shí)時(shí)性圖像清晰度，從而使系統(tǒng)具備了自動(dòng)調(diào)焦的能力，可以實(shí)現(xiàn)被視物體的自動(dòng)選擇。監(jiān)視系統(tǒng)的所有系統(tǒng)信息都通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)描述，化分為半固定數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩種。計(jì)算機(jī)與解碼器陣列之間的數(shù)目、解碼器的編號(hào)等參數(shù)均屬于半固定數(shù)據(jù)，以撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置值、程序代碼等形式存在。云臺(tái)的線掃描、面掃描、順序切換、定時(shí)切換等中間運(yùn)行參數(shù)都是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序包括導(dǎo)對(duì)云臺(tái)、鏡頭的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)串行通信初始化，對(duì)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、雨刷控制等。應(yīng)用程序是直接面向用戶并為用戶服務(wù)的程序，包括將攝像機(jī)的視頻信號(hào)的捕獲，視頻圖像處理和顯示。 云臺(tái)控制軟件的發(fā)展現(xiàn)狀早期的云臺(tái)控制器多采用模擬量信號(hào)通訊，控制信號(hào)也多為模擬量，這種類(lèi)型控制器無(wú)需考慮信號(hào)之間的通訊聯(lián)系問(wèn)題，控制軟件也就相對(duì)簡(jiǎn)單，它采用模擬量調(diào)節(jié)控制云臺(tái)的上下左右動(dòng)作，以及鏡頭的參數(shù)控制都是采用模擬量調(diào)節(jié)。由于現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控通常比較復(fù)雜，常常是多臺(tái)云臺(tái)同時(shí)工作，傳統(tǒng)的控制方式弊端盡顯，隨著數(shù)字通訊技術(shù)的發(fā)展，對(duì)云臺(tái)的控制由傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量控制，這對(duì)控制軟件的制作要求也有所提高，軟件必須能實(shí)現(xiàn)控制操作臺(tái)通過(guò)簡(jiǎn)單的串行連接來(lái)控制多臺(tái)云臺(tái)完成更加豐富的動(dòng)作，這樣可以極大地提高系統(tǒng)的通訊信息集成化、綜合自動(dòng)化、降低成本等，在云臺(tái)與控制器之間的通訊也就漸漸形成一種數(shù)字協(xié)議。但由于受地區(qū)、行業(yè)的限制、公司企集團(tuán)的利益驅(qū)使，目前控制器與控制操作臺(tái)的通訊協(xié)議沒(méi)有形成統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但仍然陸續(xù)出現(xiàn)了一些有影響的云臺(tái)通訊協(xié)議，并具有一定的應(yīng)用范圍和市場(chǎng)，表現(xiàn)為市場(chǎng)流行多種控制協(xié)議，也就產(chǎn)生了多種協(xié)議類(lèi)型的云臺(tái)控制器。美國(guó)Pelco公司在監(jiān)控行業(yè)具有領(lǐng)先地位，其公司制定的PelcoD協(xié)議是目前市場(chǎng)上比較通用的協(xié)議，此詞的云臺(tái)控制軟件就采用了PelcoD協(xié)議。 工作內(nèi)容和章節(jié)安排本論文的主要內(nèi)容是分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于VC的云臺(tái)鏡頭控制操作臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)。論文共五章，結(jié)構(gòu)安排如下：第一章是緒論。主要介紹了云臺(tái)控制器的應(yīng)用背景，控制軟件的介紹、原理和發(fā)展概況。第二章是軟件分析和方案設(shè)計(jì)。對(duì)軟件所具備的功能進(jìn)行了分析，同時(shí)根據(jù)不同功能的實(shí)現(xiàn)，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。第三章是串行通信的實(shí)現(xiàn)。對(duì)軟件與云臺(tái)的通信方式做了介紹，并對(duì)本系統(tǒng)所采用通訊傳輸協(xié)議PELCOD協(xié)議做了詳細(xì)解釋說(shuō)明。 第四章是軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)要描述了軟件開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)環(huán)境，并給出了相關(guān)程序流程圖，包括運(yùn)動(dòng)控制和雨刷鏡頭控制的流程圖。同時(shí)對(duì)軟件程序中的程序功能、界面展示、函數(shù)變量等做了詳細(xì)的分析、設(shè)計(jì)、編寫(xiě)。第五章是總結(jié)。主要是對(duì)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到問(wèn)題作總結(jié)，以及自己對(duì)這一課題的一些認(rèn)識(shí)。2 軟件分析和方案設(shè)計(jì) 軟件功能分析 此云臺(tái)軟件主要設(shè)計(jì)了改變串口設(shè)置，包括修改協(xié)議、設(shè)定波特率、設(shè)定地址等功能；對(duì)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的控制，包括上下左右等八個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)巡控功能；對(duì)鏡頭進(jìn)行控制，包括變焦、聚焦、打開(kāi)或關(guān)閉光圈等功能；其他一些高級(jí)控制，如預(yù)置、雨刷等:多種協(xié)議、波特率設(shè)置、地址。軟件和云臺(tái)間通過(guò)協(xié)議來(lái)彼此傳輸數(shù)據(jù)，即操作軟件產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，通過(guò)協(xié)議發(fā)給云臺(tái)，使其完成對(duì)應(yīng)動(dòng)作；每個(gè)云臺(tái)都有個(gè)地址碼，這個(gè)地址碼的編碼就是協(xié)議地址，每個(gè)地址碼的接口單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位）的位數(shù)，叫做云臺(tái)的協(xié)議地址波特率，單位為bps，即位/秒，這個(gè)接口是串口。:上下左右、左上、左下、右上、右下、自動(dòng)巡控。通過(guò)操作這些按鍵，生成對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包傳到云臺(tái)，云臺(tái)接收后進(jìn)行對(duì)應(yīng)的功能動(dòng)作，如上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)以采集所需方向的圖像。:變焦（+ ）、聚焦（+ ）、光圈開(kāi)關(guān)。通過(guò)這三種功能按鍵對(duì)云臺(tái)進(jìn)行控制，增加圖像的清晰度。變倍：通過(guò)內(nèi)部的復(fù)雜透鏡組來(lái)實(shí)現(xiàn)放大倍率，移動(dòng)鏡頭內(nèi)部的鏡片，改變它們之間的相對(duì)位置，在一定范圍內(nèi)改變鏡頭的焦距長(zhǎng)度和視角。焦距：是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，是指透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點(diǎn)處的距離，單位一般為毫米或英寸。光圈：用來(lái)控制光線透過(guò)鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置，位于攝像機(jī)鏡頭內(nèi)部，可用來(lái)控制通過(guò)鏡頭的光線的多少。:預(yù)置、調(diào)用、雨刷。將某個(gè)位置設(shè)定為預(yù)置位置，之后可以通過(guò)調(diào)用自動(dòng)回復(fù)到預(yù)置的位置，可設(shè)多個(gè)；通過(guò)雨刷按鍵控制雨刷裝置運(yùn)動(dòng)擦拭鏡頭表面，保障觀察效果，此裝置操作便捷，大大降低罩面清潔和維護(hù)面積。云臺(tái)的鏡頭鏡片如果沾有水或者灰塵，會(huì)影響視覺(jué)，就要裝配雨刷，雨刷的工作方式類(lèi)似汽車(chē)的雨刷，在鏡片上來(lái)回掃動(dòng)，去除鏡片上的雜物 軟件設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)以上所說(shuō)功能，具體需要三大模塊，分別是分別是設(shè)置模塊，按鈕模塊，通訊模塊。 設(shè)置模塊設(shè)置模塊的功能主要分為三大塊，通訊地址的選擇，通訊頻率波特率設(shè)定，通訊協(xié)議選擇。通訊地址選擇是為了選擇云臺(tái)控制操作臺(tái)控制目標(biāo)。地址碼的作用是用來(lái)區(qū)分每一個(gè)攝像機(jī)的,比如你的監(jiān)控系統(tǒng)中有5個(gè)云臺(tái),這樣你為了在后端的操作系統(tǒng)中操作每個(gè)云臺(tái),你就得對(duì)每個(gè)云臺(tái)進(jìn)行編號(hào),以PELCOD為例,走的就是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制,操作臺(tái)就可根據(jù)編碼,選擇要控制的云臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)一臺(tái)云臺(tái)操作臺(tái)可以操作多個(gè)云臺(tái),而控制互不干擾的情況.頻率波特率設(shè)定是為了實(shí)現(xiàn)云臺(tái)于云臺(tái)控制操作臺(tái)的控制同步。模擬線路信號(hào)的速率，也稱調(diào)制速率，以波形每秒的振蕩數(shù)來(lái)衡量。如果數(shù)據(jù)不壓縮，波特率等于每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，如果數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，那么每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)通常大于調(diào)制速率，使得傳輸數(shù)據(jù)偶爾產(chǎn)生錯(cuò)誤。 波特率是指數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來(lái)表示，其單位是波特（Baud）。波特率與比特率的關(guān)系是比特率=波特率X單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。 在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號(hào)單元叫碼元，每秒鐘通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡(jiǎn)稱波特率。波特率是傳輸通道頻寬的指標(biāo)。 通訊協(xié)議選擇是為了讓云臺(tái)正確解碼云臺(tái)操作控制臺(tái)的控制命令，從而讓云臺(tái)實(shí)現(xiàn)操作者的控制預(yù)期。 按鈕模塊按鈕模塊作為云臺(tái)控制操作臺(tái)中的重要控制部分，按其功能分，主要分為三大塊，分別是：運(yùn)動(dòng)控制，攝像機(jī)鏡頭控制，以及高級(jí)功能控制。以運(yùn)動(dòng)控制為例，當(dāng)按下控制方向的按鈕時(shí)，即觸發(fā)了鼠標(biāo)觸發(fā)事