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1、自动追踪声源的云台摄像机的制作方法专利名称：自动追踪声源的云台摄像机的制作方法技术领域：本发明涉及视频监控系统，尤其是一种自动追踪声源的云台摄像机。背景技术：人可以分辨声音的位置，是因为人有两只对称分布的听觉器官双耳。 当声音出现时，声波到达两耳的强度、时间和相位都有些差别，这些差别信 息可以帮助人们辨别声音的方位。但由于人的双耳的物理距离太小，上述的 强度差、时间差和相位差并不明显。在安全、消防视频监控系统中云台摄像机是一种重要的图像获取设备， 它可以在监控中心的控制下或在程序的控制下进行转动，从而实现对一定范 围内的目标进行监视的目的，因此它可以替代多台固定安装的摄像机，这不 仅使监控系统
2、得以简化，而且节约了设备投入成本。但在许多情况下，它还 不能满足一些用户的特殊的监控需求，如在夜间无人职守的大厅或广场内， 云台摄像机只能对一个或几个目标进行静态或半静态地监视，不能对随机出 现的异常情况，比如异常声响有所响应。因此，简单地在云台摄像机上安装两只类似人耳结构的声音传感器，并 通过简单的处理程序处理该声音信号，是很难实现云台摄像机随异常声响自 动跟踪的功能。发明内容本发明的目的在于提供一种模拟人耳收音功能，且结构小巧、成本低并 能有效减小声音回波干扰的自动追踪声源的云台摄像机。 本发明是通过以下技术方案来实现的一种自动追踪声源的云台摄像机，由云台摄像机及声音探测电路构成， 其特征
3、在于声音探测电路由声音采集单元、双通道前置放大电路、声音信 号变换电路、双通道积分电路、A/D转换电路、触发电路和PTZ控制器组成， 声音采集单元的输出端连接双通道前置放大电路的输入端，双通道前置放大 电路的输出端连接声音信号变换电路的输入端，声音信号变换电路的输出端连接双通道积分电路的输入端，双通道积分电路的一输出端连接A/D转换电 路的输入端，A/D转换电路的输出端连接PTZ控制器的输入/输出接口，双通 道积分电路的另一输出端还连接一触发电路的输入端，触发电路的输出端连 接PTZ控制器的中断端口。而且，所述的声音采集单元是两个以水平180夹角设置的声音传感器组成。而且，所述的双通道前置放大
4、电路是由两个运算放大器、电阻和电容组 成的双通道放大电路且每个通道的运算放大器均为反相输入方式，或均为同 相输入方式。而且，所述的声音信号变换电路由双通道延伸放大电路和双通道检波电 路组成，双通道延伸放大电路的输入端连接双通道前置放大电路的输出端， 双通道延伸放大电路的输出端连接双通道检波电路的输入端，双通道检波电路的输出端连接双通道积分电路的输入端；双通道延伸放大电路是由两个运 算放大器、电阻和电容组成的双通道放大电路且每个通道的运算放大器均为 反相输入方式或均为同相输入方式，两个运算放大器的反相输入端跨接一电 阻。而且，所述的声音信号变换电路由双通道检波电路和双通道延伸直流放 大电路组成，
5、双通道检波电路的输入端连接双通道前置放大电路的输出端， 双通道检波电路的输出端连接双通道延伸直流放大电路的输入端，双通道延 伸直流放大电路的输出端连接双通道积分电路的输入端；双通道延伸直流放 大电路是由两个运算放大器和电阻组成的双通道直流放大电路且每个通道的 运算放大器均为同相输入方式，两个运算放大器中的每个运算放大器的信号 输出端与另一个运算放大器的反向输入端均跨接一电阻。而且，所述的声音信号变换电路由双通道延伸放大电路、双通道检波电 路和双通道延伸直流放大电路组成，双通道延伸放大电路的输入端连接双通 道前置放大电路的输出端，双通道延伸放大电路的输出端连接双通道检波电 路的输入端，双通道检波
6、电路的输出端连接双通道延伸直流放大电路的输入 端，双通道延伸直流放大电路的输出端连接双通道积分电路的输入端；双通 道延伸放大电路是由两个运算放大器、电阻和电容组成的双通道放大电路且 每个通道的运算放大器均为反相输入方式或均为同相输入方式，两个运算放 大器的信号输入端跨接一电阻，双通道延伸直流放大电路是由两个运算放大 器和电阻组成的双通道直流放大电路且每个通道的运算放大器均为同相输入 方式，两个运算放大器中的每个运算放大器的信号输出端与另一个运算放大 器的反向输入端均跨接一电阻。而且，所述的双通道检波电路是由电容、电阻和二极管组成的双通道二 极管检波电路。而且，所述的触发电路是由两个工作在高增益
7、模式的运算放大器、电阻 和或非门组成，两个运算放大器均为同相输入方式且二者的输出端连接或非 门的输入端，或非门的输出端连接PTZ控制器的中断端口 。而且，所述的A/D转换电路中设置有两个A/D芯片，每个A/D芯片的输入端分别连接双通道积分电路的一路输出，每个A/D芯片的输出端分别连接 PTZ控制器的输入/输出接口. 本发明的有益效果和优点1. 本发明中声音信号变换电路有三种组成方式，分别是由双通道延伸放 大电路和双通道检波电路依次连接组成或由双通道检波电路和双通道延伸直 流放大电路依次连接组成或由双通道延伸放大电路、双通道检波电路和双通 道延伸直流放大电路依次连接组成，三种电路组成方式均可以实
8、现对声音采 集单元输入的声音信号进行强度差别扩展和检波、滤波的目的。电路组合方 式非常灵活，操作人员可根据现场环境的需求进行设计。2. 本发明电路中设置的触发电路根据声音信号的输入产生一触发信号， 该触发信号触发PTZ控制器调用中断服务处理程序ISR，该ISR程序控制A/D转 换电路的关断并进行输入数据的处理。触发电路的设置以及ISR程序对A/D转 换电路的关断可有效的防止声音回波对声音采集的干扰。3. 本发明的双通道延伸放大电路和双通道延伸直流放大电路中设置的交 叉反馈电阻有效的增强了两通道声音信号的强度差别，从而实现了模拟人耳 收音的功能，而且经过强度差别扩展后的声音信号之间的虚拟距离已经
9、比它 们被声音采集单元采集时的物理距离扩展了几倍或者更大，大大方便了后续 数据的处理，提高了整个装置的灵敏度。4. 本发明由声音采集单元、双通道前置放大电路、声音信号变换电路、 双通道积分电路、A/D转换电路、触发电路和PTZ控制器依次连接组成，PTZ 控制器内部存储的中断服务处理程序ISR处理由电路采集、整理的声音信号， 并将处理后的数据反馈给PTZ控制器，由PTZ控制器驱动云台摄像机转动。它 是一种软、硬结合的声音探测装置，不仅实现了云台摄像机对监控场所内的 异常声响的自动响应，而且减少了监控人员的劳动强度，同时提高了监控的 效果。5. 本发明实现了水平180。范围内进行声源追踪的目的，在
10、此基础上可以 采取多传感器、多通道电路、多重交叉反馈式和更复杂的算法实现在立体空 间内的全方位声源追踪。6. 本发明选用的电器元件均为市售，成本低，体积小，适合于工业化生 产，而且安装本装置的云台摄像机特别适用于对异常声响源或特定声响源自 动响应的场所。图1为本发明实施例1的电路方框图。 图2为本发明实施例1的电路原理图。图3为本发明PTZ控制器中断服务处理程序ISR的工作流程图。图4为本发明实施例2的电路方框图。 图5为本发明实施例3的电路方框图。具体实施例方式下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是 限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。本实施例中声音探测
11、电路的声音信号变换电路有三种电路连接组成方式1. 由双通道延伸放大电路、双通道检波电路和双通道延伸直流放大电路 依次连接组成(见图1);2. 由双通道延伸放大电路和双通道检波电路依次连接组成(见图4);3. 由双通道检波电路和双通道延伸直流放大电路依次连接组成(见图5)。 上述三种电路连接组成方式分别以实施例1、实施例2和实施例3进行描述。实施例l，如图1所示。一种自动追踪声源的云台摄像机，其声音探测电路由声音采集单元、双 通道前置放大电路、声音信号变换电路、双通道积分电路、A/D转换电路、 触发电路和PTZ控制器组成，本实施例中的声音信号变换电路(如图1虚线 部分)由双通道延伸放大电路、双通
12、道检波电路和双通道延伸直流放大电路 组成。各个电路的连接关系是声音采集单元的输出端连接双通道前置放大 电路的输入端，双通道前置放大电路的输出端连接双通道延伸放大电路的输 入端，双通道延伸放大电路的输出端连接双通道检波电路的输入端，双通道 检波电路的输出端连接双通道延伸直流放大电路的输入端，双通道延伸直流 放大电路的输出端连接双通道积分电路的输入端，双通道积分电路的输出端 连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接PTZ控制器的专用 接口，双通道积分电路的输出端还连接一触发电路的输入端，触发电路的输 出端连接PTZ控制器的中断端口 。本实施例中声音探测电路的原理图如图2所示声音采集单
13、元可以由两个以水平180夹角设置的声音传感器组成，本 实施例中声音采集单元由第一话筒SEN1和第二话筒SEN2组成，该两个话 筒是具有单指向特性的驻极体话筒。两个话筒分别安装在云台摄像机固定基 座的两侧，其水平夹角为180。，在水平180。范围内均能够跟踪声音目标，从而 形成了一个两通道的声音采集单元。为提高两通道的声音信号分离度以及降 低杂散噪声的影响，宜采用具有单指向特性的驻极体话筒作为声音采集单元， 同时两个话筒在电气连接时应保证二者接收的声音信号之间的相位相同。双通道前置放大电路由第一运算放大器0PA1、第二运算放大器0PA2、电阻和电容组成的两个完全一样的各运算放大器为反相输入方式的
14、放大电 路，当然，它们也可以被设计成同相输入方式的放大电路，二者的效果是完 全一样的。两运算放大器分别以声音采集单元的输出电信号作为它们的输入信号。第一电容C1和第二电容C2为各自的输入耦合电容；第一电阻R1、 第二电阻R2为各自的输入电阻；第三电阻R3、第四电阻R4为各自的反馈 电阻，改变电阻R3/R1、 R2/R4的值可以调整放大器的增益；第七电阻R7、 第八电阻R8为各自的直流负载;第六电阻R6、第五电阻R5串联在电源VDD 和地之间，其结点的分压值提供两个运算放大器的直流工作电压，以满足单 电源供电交流放大器的要求。声音采集单元的两通道输出信号分别被双通道 前置放大电路放大后经第一运算
15、放大器OPA1和第二运算放大器OPA2的输 出端输出至声音信号变换电路的输入端。双通道延伸放大电路由第三运算放大器OPA3、第四运算放大器OPA4、 电阻和电容组成的两个完全一样的各运算放大器为反相输入方式的放大电 路，当然，它们也可以被设计成同相输入方式的放大电路，二者的效果是完 全一样的。两运算放大器分别以双通道前置放大器的输出信号作为它们的输 入信号。第三电容C3和第四电容C4为各自的输入耦合电容；第九电阻R9、 第十电阻R10为各自的输入电阻；第十一电阻Rll、第十二电阻R12为各自 的反馈电阻，改变电阻R11/R9、 R12/R10的值可以调整放大器的增益；第十 六电阻R16、第十七
16、电阻R17为各自的直流负载；第十五电阻R15、第十四 电阻R14串联在电源VDD和地之间，其结点的分压值提供两个运算放大器 的直流工作电压，以满足单电源供电交流放大器的要求。双通道前置放大电 路的两通道输出信号分别被双通道延伸放大电路放大后经第三运算放大器 OPA3和第四运算放大器OPA4的输出端输出至双通道检波电路输入端。无论 第三运算放大器OPA3和第四运算放大器OPA4均为同相输入方式或均为反 相输入方式，在两个运算放大器的反相端均跨接第十三电阻R13，本实施例 中在两个运算放大器均为反相输入方式，第十三电阻R13跨接在两个运算放 大器的反相端之间，这是一个交叉反馈电阻，因此第三运算放大器OPA3和 第四运算放大器OPA4的增益不仅与电阻R11/R9、 R12/R10的值有关，还与 第十三电阻R13有关，第十三电阻R13的引入，使输出信号较大的通道压 抑了输出信号小的通道增益，这种压抑起到了
