本发明涉及道路安全、图像处理技术领域，具体涉及一种用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法；该装置通过设置转轴，第一平动轴，以及第二平动轴三个关键器件，实现监控摄像头以垂直悬臂梁所确定平面的方向为轴一维转动，并在悬臂梁所确定平面内二维平动；通过设置辅助摄像头，并对辅助目标模块成像，结合三角函数原理，对监控摄像头进行三维调整，确保监控摄像头对辅助目标相对位置不变，进而补偿振动和气流造成的悬臂梁摇摆，减少道路监控摄像头位置和角度的变化，有效抑制图像模糊，实现清晰成像，对实现路网信息化和智能化起到促进作用。
1.用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，包括摄像头三维调整模块和辅助目标模块；
所述摄像头三维调整模块包括垂直安装于悬臂梁上的监控摄像头(11)，调整监控摄像头(11)位置和姿态的转轴(12)，第一平动轴(13)，第二平动轴(14)，以及辅助摄像头(15)；
所述转轴(12)与监控摄像头(11)所在方向相同，第一平动轴(13)与第二平动轴(14)相互垂直，且均与转轴(12)垂直，在第一平动轴(13)上安装有水平仪(131)；所述辅助摄像头(15)对准辅助目标模块；
所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板(21)，在安装板(21)上上下设置第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)；第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)在辅助摄像头(15)的视场内；
在悬臂梁不发生摇摆时，第一平动轴(13)为水平状态，第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角为β。
2.根据权利要求1所述的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，所述的第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)均为红外波段LED，辅助摄像头(15)为红外波段CCD。
3.根据权利要求1所述的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，其特征在于，所述的第一辅助目标(22)和第二辅助目标(23)均向辅助摄像头(15)辐射r射线，辅助摄像头(15)为r射线接收器。
4.一种在权利要求1所述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置上实现的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、转动转轴(12)，利用水平仪(131)监测，使第一平动轴(13)位于水平位置；
情况一、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头(11)沿第一平动轴(13)向外运动，或监控摄像头(11)沿第二平动轴(14)向下运动，或监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向下运动，或监控摄像头(11)交替沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向下运动，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
情况二、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头(11)沿第一平动轴(13)向内运动，或监控摄像头(11)沿第二平动轴(14)向上运动，或监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向上运动，或监控摄像头(11)交替沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向上运动，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
情况三、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤c；
情况一、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向上运动，且第一平动轴(13)与第二平动轴(14)的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况二、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向下运动，且第一平动轴(13)与第二平动轴(14)的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β；
情况三、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β，结束；
所述向内运动为靠近辅助目标模块方向运动，所述向外运动为远离辅助目标模块方向运动。
5.一种在权利要求1所述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置上实现的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、转动转轴(12)，利用水平仪(131)监测，使第一平动轴(13)位于水平位置；
情况一、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头(11)沿第一平动轴(13)向外运动，或监控摄像头(11)沿第二平动轴(14)向下运动，或监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向下运动，或监控摄像头(11)交替沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向下运动，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
情况二、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头(11)沿第一平动轴(13)向内运动，或监控摄像头(11)沿第二平动轴(14)向上运动，或监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向上运动，或监控摄像头(11)交替沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向上运动，直到第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
情况三、第二辅助目标(23)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤c；
情况一、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向内运动、沿第二平动轴(14)向下运动，且第一平动轴(13)与第二平动轴(14)的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况二、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头(11)同时沿第一平动轴(13)向外运动、沿第二平动轴(14)向上运动，且第一平动轴(13)与第二平动轴(14)的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α；
情况三、第一辅助目标(22)和辅助摄像头(15)的连线与竖直方向的夹角等于α，结束；
所述向内运动为靠近辅助目标模块方向运动，所述向外运动为远离辅助目标模块方向运动。
用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法
技术领域
[0001] 本发明涉及道路安全、图像处理技术领域，具体涉及一种用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法。
背景技术
[0002] 道路监控系统是路网信息化、智能化的有力保障。可以实现第一时间对交通违章、交通事故、交通堵塞以及其他突发事件做出判断，进而调整控制参数，制定调度策略。而实现上述功能的两个必要条件是：清晰成像和实时成像。
[0003] 现阶段，道路监控系统多采用将监控摄像头安装于悬臂梁的结构，这种结构的优势在于结构简单，安装和维护成本低，但缺点在于，受振动和气流的影响，摄像头会发生随机摇摆，造成图像模糊，使得道路监控系统不满足清晰成像条件，不利于路网的信息化和智能化。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明公开了一种用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法，该装置与方法能够补偿振动和气流造成的悬臂梁摇摆，减少道路监控摄像头位置和角度的变化，有效抑制图像模糊，实现清晰成像，对实现路网信息化和智能化起到促进作用。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：
[0006] 用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，包括摄像头三维调整模块和辅助目标模块；
[0007] 所述摄像头三维调整模块包括垂直安装于悬臂梁上的监控摄像头，调整监控摄像头位置和姿态的转轴，第一平动轴，第二平动轴，以及辅助摄像头；所述转轴与监控摄像头所在方向相同，第一平动轴与第二平动轴相互垂直，且均与转轴垂直，在第一平动轴上安装有水平仪；所述辅助摄像头对准辅助目标模块；
[0008] 所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板，在安装板上上下设置第一辅助目标和第二辅助目标；第一辅助目标和第二辅助目标在辅助摄像头的视场内；
[0009] 在悬臂梁不发生摇摆时，第一平动轴为水平状态，第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角为β。
[0010] 上述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，所述的第一辅助目标和第二辅助目标均为红外波段LED，辅助摄像头为红外波段CCD。
[0011] 上述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，所述的第一辅助目标和第二辅助目标均向辅助摄像头辐射r射线，辅助摄像头为r射线接收器。
[0012] 一种在上述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置上实现的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，包括以下步骤：
[0013] 步骤a、转动转轴，利用水平仪监测，使第一平动轴位于水平位置；
[0014] 步骤b、如果：
[0015] 情况一、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头沿第一平动轴向外运动，或监控摄像头沿第二平动轴向下运动，或监控摄像头同时沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向下运动，或监控摄像头交替沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向下运动，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
[0016] 情况二、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头沿第一平动轴向内运动，或监控摄像头沿第二平动轴向上运动，或监控摄像头同时沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向上运动，或监控摄像头交替沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向上运动，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
[0017] 情况三、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤c；
[0018] 步骤c、如果：
[0019] 情况一、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头同时沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向上运动，且第一平动轴与第二平动轴的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β；
[0020] 情况二、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头同时沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向下运动，且第一平动轴与第二平动轴的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β；
[0021] 情况三、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，结束。
[0022] 一种在上述用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置上实现的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤a、转动转轴，利用水平仪监测，使第一平动轴位于水平位置；
[0024] 步骤b、如果：
[0025] 情况一、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头沿第一平动轴向外运动，或监控摄像头沿第二平动轴向下运动，或监控摄像头同时沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向下运动，或监控摄像头交替沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向下运动，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
[0026] 情况二、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头沿第一平动轴向内运动，或监控摄像头沿第二平动轴向上运动，或监控摄像头同时沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向上运动，或监控摄像头交替沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向上运动，直到第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
[0027] 情况三、第二辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤c；
[0028] 步骤c、如果：
[0029] 情况一、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头同时沿第一平动轴向内运动、沿第二平动轴向下运动，且第一平动轴与第二平动轴的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α；
[0030] 情况二、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头同时沿第一平动轴向外运动、沿第二平动轴向上运动，且第一平动轴与第二平动轴的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α；
[0031] 情况三、第一辅助目标和辅助摄像头的连线与竖直方向的夹角等于α，结束。
[0032] 有益效果：
[0033] 本发明用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置与方法，通过设置转轴，第一平动轴，以及第二平动轴，实现监控摄像头以垂直悬臂梁所确定平面的方向为轴一维转动，并在悬臂梁所确定平面内二维平动；通过辅助摄像头对辅助目标模块成像，利用三角函数原理，确保监控摄像头对辅助目标相对位置不变，进而补偿振动和气流造成的悬臂梁摇摆，减少道路监控摄像头位置和角度的变化，有效抑制图像模糊，实现清晰成像，对实现路网信息化和智能化起到促进作用。
[0034] 此外，如果将第一辅助目标和第二辅助目标设置在悬臂梁的立杆上，悬臂梁摇摆会带动第一辅助目标和第二辅助目标运动，造成作为位置判断基础的第一辅助目标和第二辅助目标相对地面位置的改变，降低了监控摄像头调整的准确程度；而将第一辅助目标和第二辅助目标设置在竖直设置的安装板上，可以确保第一辅助目标和第二辅助目标相对地面位置不变，提高监控摄像头调整的准确程度。
附图说明
[0035] 图1是摄像头三维调整模块结构示意图。
[0036] 图2是摄像头三维调整模块和辅助目标模块相对位置示意图。
[0037] 图3是本发明用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法具体实施例四的流程图。
[0038] 图4是本发明用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法具体实施例五的流程图。
[0039] 图中：11监控摄像头、12转轴、13第一平动轴、131水平仪、14第二平动轴、15辅助摄像头、21安装板、22第一辅助目标、23第二辅助目标。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
[0041] 具体实施例一
[0042] 本实施例为用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置实施例。
[0043] 本实施例的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，包括摄像头三维调整模块和辅助目标模块；
[0044] 所述摄像头三维调整模块如图1所示(未包括水平仪131和辅助摄像头15)，摄像头三维调整模块包括垂直安装于悬臂梁上的监控摄像头11，调整监控摄像头11位置和姿态的转轴12，第一平动轴13，第二平动轴14，以及辅助摄像头15；所述转轴12与监控摄像头11所在方向相同，第一平动轴13与第二平动轴14相互垂直，且均与转轴12垂直，在第一平动轴13上安装有水平仪131；所述辅助摄像头15对准辅助目标模块；
[0045] 所述辅助目标模块包括竖直设置的安装板21，在安装板21上上下设置第一辅助目标22和第二辅助目标23；第一辅助目标22和第二辅助目标23在辅助摄像头15的视场内；
[0046] 在悬臂梁不发生摇摆时，第一平动轴13为水平状态，第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角为α，第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角为β。摄像头三维调整模块和辅助目标模块相对位置示意图如图2所示。
[0047] 具体实施例二
[0048] 本实施例为用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置实施例。
[0049] 本实施例的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定第一辅助目标22和第二辅助目标23均为红外波段LED，辅助摄像头15为红外波段CCD。采用红外波段器件，是利用红外光抗干扰能力强的特点，提高防抖的效果。
[0050] 具体实施例三
[0051] 本实施例为用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置实施例。
[0052] 本实施例的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖装置，在具体实施例一的基础上，进一步限定第一辅助目标22和第二辅助目标23均向辅助摄像头15辐射r射线，辅助摄像头15为r射线接收器。采用r射线，是利用r射线穿透力强，使得本发明防抖装置在有汽车、行人等障碍物时依然能够使用。
[0053] 具体实施例四
[0054] 本实施例为用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法实施例。
[0055] 本实施例的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，流程图如图3所示。该方法包括以下步骤：
[0056] 步骤a、转动转轴12，利用水平仪131监测，使第一平动轴13位于水平位置；
[0057] 步骤b、如果：
[0058] 情况一、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头11沿第一平动轴13向外运动，或监控摄像头11沿第二平动轴14向下运动，或监控摄像头11同时沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向下运动，或监控摄像头11交替沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向下运动，直到第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
[0059] 情况二、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头11沿第一平动轴13向内运动，或监控摄像头11沿第二平动轴14向上运动，或监控摄像头11同时沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向上运动，或监控摄像头11交替沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向上运动，直到第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α，进入步骤c；
[0060] 情况三、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α，直接进入步骤c；
[0061] 步骤c、如果：
[0062] 情况一、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头11同时沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向上运动，且第一平动轴13与第二平动轴14的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β；
[0063] 情况二、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头11同时沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向下运动，且第一平动轴13与第二平动轴14的运动速度之比为tanα，直到第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β；
[0064] 情况三、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β，结束。
[0065] 具体实施例五
[0066] 本实施例为用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法实施例。
[0067] 本实施例的用于补偿悬臂梁摇摆的道路监控摄像头防抖方法，流程图如图4所示。该方法包括以下步骤：
[0068] 步骤a、转动转轴12，利用水平仪131监测，使第一平动轴13位于水平位置；
[0069] 步骤b、如果：
[0070] 情况一、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角小于β，监控摄像头11沿第一平动轴13向外运动，或监控摄像头11沿第二平动轴14向下运动，或监控摄像头11同时沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向下运动，或监控摄像头11交替沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向下运动，直到第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
[0071] 情况二、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角大于β，监控摄像头11沿第一平动轴13向内运动，或监控摄像头11沿第二平动轴14向上运动，或监控摄像头11同时沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向上运动，或监控摄像头11交替沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向上运动，直到第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β，进入步骤c；
[0072] 情况三、第二辅助目标23和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于β，直接进入步骤c；
[0073] 步骤c、如果：
[0074] 情况一、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角小于α，监控摄像头11同时沿第一平动轴13向内运动、沿第二平动轴14向下运动，且第一平动轴13与第二平动轴14的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α；
[0075] 情况二、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角大于α，监控摄像头11同时沿第一平动轴13向外运动、沿第二平动轴14向上运动，且第一平动轴13与第二平动轴14的运动速度之比为tanβ，直到第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α；
[0076] 情况三、第一辅助目标22和辅助摄像头15的连线与竖直方向的夹角等于α，结束。
[0077] 需要说明的是，本发明所述的向外运动，是指远离悬臂梁立杆方向运动，向内运动，是指向着悬臂梁立杆方向运动。
