边海防光电转台控制软件设计

王鑫

（苏州长风航空电子有限公司 江苏省苏州市 215000）

在沿海、沿边地区进行边海防光电转台、视频监控站等边海防基础设施建设，可以改善边海防管控手段，实施科技兴边、科技强边[1]。

边防监控站作为边防部队信息化建设的基础信息平台，在对边境地区进行情报收集、情况报知、指挥控制等方面具有实时、高效、安全的特点。它能够有效地防止边境地区偷渡、走私、贩毒等危害国家安全事件的发生，大大降低边防军人的工作强度，提高边防部队的工作效率，改善边境管控的严峻形势，更好地维护国家边境的安全[2]。

1 软件系统概述

转台控制上位机软件的主要功能是为用户提供一个友好的界面，它可以监视远端的场景，通过将可见光、红外相结合，能更好地进行全天候的监控；同时可以对视频流进行实时存储；还可以对登陆设备参数以及监控通道的参数进行配置；实现对前端设备的控制和转台运动的控制等等。

通过转台控制软件系统操作转台时，软件将相应的控制命令发送给转台，转台接受控制命令后，经过解析并分别向伺服电机以及可见光摄像机和红外热像仪发送控制信号，实现对转台的控制。同时转台将视频信号及各分系统的反馈信号传送回上位机控制软件，方便操作人员观察并及时了解转台当前状态。

2 开发环境

本文的转台控制软件的开发环境为Qt 5.6，开发工具选择Qt Creator 4.0.1，在Windows 7系统下开发转台上位机软件。

Qt是1991年由Qt Company开发的一个跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。Qt的优势主要包括优良的跨平台特性、面向对象、丰富的API、大量的开发文档、XML支持等。

3 软件主界面及功能划分

转台控制软件基本功能包括实现白光及红外相机的视频实时预览，本地截图和录像，镜头的变焦、聚焦、光圈控制，转台的控制（包括转台的水平和俯仰运动、预置位的设置和调用、巡航、转台速度的调整等操作）等。转台控制软件的主界面如图1所示。

软件的主界面可以分为视频显示区、主要控制区、实时反馈区、转台控制区、镜头控制区、状态查询区、其他功能区等。

（1）视频显示区为播放可见光及红外视频图像的窗口。

（2）主要控制区的功能为转台整体及白光、红外相机的开启、关闭控制，及透雾、加热等功能的开关。

1.2.1 问卷调查 问卷调查名称为《甲状腺疾病和糖尿病全国调查-2014(TIDE)》，问卷调查内容包括研究对象的一般资料(姓名、年龄、民族、文化程度、职业、收入、生育史、吸烟、饮酒史)、碘营养状况(食盐来源、进食盐习惯、进食海带、紫菜情况、是否服用含碘药物、3个月内接受造影剂检查情况)、疾病史及家族史(甲状腺病史、甲状腺疾病家族史、糖尿病病史、糖尿病家族史、糖尿病并发症、高血压病史、高脂血症病史、高尿酸血症病史)。采用整体分层抽样调查法，发放问卷1 464份，收集问卷1 430份,有效回收率为97.68%。

（3）实时反馈区能实时反馈转台的各项信息，如当前的温度、角度、经纬度、相机倍率等。

图1：软件主界面

（4）转台控制区实现转台的俯仰和水平方向的自由转动，实现转台运动速度的调节，实现预置位的设置、调用和巡航、守望、线扫等功能的操作。

（5）镜头控制区实现对可见光镜头或红外镜头的聚焦、变焦的控制。

（6）状态查询区可以实现转台水平、俯仰角度、相机倍率的查询与定位。

（7）其他功能区实现目标识别及红外伪彩显示等功能。

4 软件系统控制方式

转台控制软件主要实现对白光相机镜头、红外相机镜头以及转台电机的控制。

转台控制软件的主要控制思路为上位机软件端通过以太网按照设备厂商的私有网络通信协议向视频服务器发送控制命令，经过视频服务器的解析后，再向转台伺服控制板发送PELCO-D或其他协议的转台控制命令，再由转台控制板的DSP解析后分别实现对白光相机镜头、红外相机镜头以及转台电机的控制。如图2所示。

5 软件设计实现

转台控制软件开发工具选择Qt 5.6，由于海康威视提供了视频服务器的设备网络SDK，可用于远程访问和控制设备软件的二次开发，所以我们可以调用海康威视提供的设备网络SDK来辅助开发转台控制软件。视频服务器可以将接收到的网络命令转换成485串口指令来控制转台，视频服务器与转台控制板间的通信由视频服务器来完成，因此转台控制软件主要需要按照网络通信协议与视频服务器通信以最终控制转台。

5.1 控制协议

控制模块包括了转台控制函数、设置参数函数以及获取参数函数，目前转台中所用的控制协议基本以PELCO-D协议为主，它主要实现了以下功能：

（1）转台的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下以及自动扫描的运动。

（2）缩放调焦、远近聚焦、光圈大小、开关加热器；

（3）设置以及获取RS485通信的速率、数据位、停止位、校验、流控参数，

（4）获取当前的转台位置角度信息。

5.2 光电载荷控制

5.2.1 镜头调节

摄像机的镜头调节主要有聚焦调节和变焦调节，变焦调节可改变图像的视场大小，聚焦调节可改变图像的清晰度，光圈调节可改变光圈的大小以控制进光量，但目前摄像机一般为自动光圈，无需控制。镜头调节的操作界面如图3所示。

5.2.2 图像处理

（1）本地截图和录像。在软件界面观看转台的实时图像时，可以随时将感兴趣的图片保存下来，或随时开启、停止录像，将重要的视频保存为本地视频文件。

（2）彩色/透雾切换。转台输出的可见光视频正常情况下为彩色视频。在雨雾天气时，点击开启透雾，摄像机将会切换为黑白模式并且镜头的滤光片切换，开启透雾以达到较好的观看效果。

（3）红外图像伪彩。红外图像正常为黑白模式，在需要的情况下可以开启伪彩模式，红外图像将根据目标温度的不同表现为不同的颜色，更适合人眼观看。

5.3 转台控制

5.3.1 基本控制转台基本控制可实现转台八个方向的自由转动和转台的自动扫描功能，以及转台转动速度的调节。如图4所示。

5.3.2 预置位操作

图2：控制流程示意图

图3：镜头调节

图4：转台控制区

图5：预置位操作

图6：巡航操作

当用户通过转台观察到一个感兴趣目标时，可将该位置设置为一个预置位，预置位当中保存了转台当前的方位、俯仰角度以及摄像机的焦距、聚焦等参数。当下次用户需要再次观察此目标时，可通过调用该预置位来快速实现。当不需要时也可删除任何一个预置位。转台控制软件可设置最多1024个预置位。如图5所示。

5.3.3 巡航操作

转台巡航功能，是指转台可以在设定好的一串预置位之间不断地按顺序运动。这一功能主要目的在于不间断地对若干个感兴趣的目标实现巡逻观察，以及时发现可疑人员或异常情况等。控制软件最多支持8条巡航路径，每条路径最多支持32个路径点，操作人员可以设置每个巡航点的预置位参数、巡航速度参数和停留时间参数。如图6所示。

6 总结

本文对边海防光电转台的控制软件系统进行了研究，通过调用海康网络设备SDK辅助开发，在上位机上基于Qt设计了转台控制的软件，软件可实现边海防转台的主要功能，包括实时监控画面的获取预览、保存和回放，可见光和红外相机的调节，转台的运动控制等各种功能。