自动跟踪摄像机设计（图）

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前言

       在安防、视频会议等应用场合，常常需要能自动跟踪的摄像机。本文则对这种应用提供一种简单易行的解决方案。本方案也适用于家庭安防监控。

关键词：单片机、电机正反转、摄像头编程、EasyUSB模块、图像动态侦测

正文

       首先定义自动跟踪，即在初始监控的场景里，如果有目标移动，摄像机就会跟随者移动目标转动（最大转角359度），以保证不丢失真正的监控目标。

       简要的原理就是：将摄像机的监控画面分割成若干小块，然后做动态侦测，根据监控目标所在小块的位置，作出是否调整摄像机方向、以及调整多少的决定。单片机根据这个决定，来控制小云台上电机的转向和转动幅度。

       这个方案可以分为两部分：一是PC端的软件侦测和硬件接口。二是摄像机下云台控制电路。示意图如下：

家庭监控DIY使用时，摄像机可以采用100元一只的USB摄像头；云台就用一个直流马达加一个正反转控制的电路即可。

方案再细化，可分为如下部分：

摄像机＋马达控制电路＋PC接口电路＋PC软件。下面逐个解决。

摄像机：市场上去买。

PC软件：赛先生科技(www.schoolboy.com.cn)免费提供。

马达控制电路：首先看直流小马达的正反转控制，原理如下：

此电路经过赛先生验证为正确可行，其中四个二极管是用来保护电机的，也可省略。下来，就只需要两个I/O口来控制电机正反转了，当然，这个电机需要有减速装置（实在没有，可以试一试I/O给一个PWM试一试，这个只是建议，我没有试过。）给出两个I/O，大家肯定会首先想到单片机。这个单片机程序就非常简单了，只要给以上电路的“正转”或“反转”一个高电平，就会按照你要的方向转动，两个I/O都是低电平时，马达停止；注意，杜绝两个I/O都是高电平（还好，上图中有保护的电路）。

最后看PC接口：有两种选择，一是串口，二是USB口。

对于串口：大家很亲切，熟悉。缺点是：电机控制端需要外接电源，需要单片机及其开发工具等。

对于USB口：我们就使用EasyUSB模块，在本人做的DIY例子中，也是这个。因为它不需要单片机，不需要外接电源，而且，应用它时，只需要在PC应用程序里调用两个函数。一个负责I/O输出，一个负责I/O输入，就能控制12以上的I/O。

PC端免费软件的介绍：

它将监控屏幕分为6个竖条形区域，从左到右分别定义为1~6。每隔0.1秒钟，它就进行一次动态侦测，并输出当前运动幅度最大的一个区域的索引号。

软件分为串口型和USB型。串口型就将区域索引号送入串口。

USB型，有个Demo，即以EasyUSB模块为基础做的Demo软件（同时提供二次开发包），即，你想要看到自动跟踪摄像机系统的工作效果，所有要做的就是：准备一个USB摄像头＋EasyUSB模块＋下载该Demo软件。先插入两个USB设备、后运行Demo软件后，你在摄像头面前走动，EasyUSB模块上的灯就会跟随着你走的方向而点亮（用其中六个灯来分别代表监控区域中6个小区域）。

界面如下图：

程序下载地址：Demo

本程序可以使用USB型的摄像头，也可以使用枪式CCD摄像机接入的采集卡。源代码请联系作者－赛先生。

视频下载1：屏幕录像。

视频下载2：实物录像。

赛先生科技(www.schoolboy.com.cn) 原创，引用本文需要保持原文、注明出处。

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什么是EasyUSB模块（图）

简言之：它是一个由USB专用芯片做成的模块，附带了PC机上完整的应用程序（可二次开发的可编译的C++语言源代码）。

有人会问：这个玩意有什么呀，市面上的EZ-USB、D12不是很多这样的产品吗？

答：大大不一样。

无论是用EasyUSB模块，还是用它上面的USB芯片，在你开发USB产品时，不需要你查阅USB协议、不需要写Fireware（固件），所有需要做的工作就是：用C或VC++在PC的应用程序里调用几个函数读写I/O口，就能达到你设计的目的。

废话少说，以图示意：

该模块的预留引脚如下：

既然不需要写固件，那么我们就讨论一下唯一要做的工作：在PC上打开软件开发包，在此基础上修改调用与USB协议无关的几个函数。基本上只需要调用两个函数就能满足你的绝大部分设计要求，即一个输入一个输出函数，如下：