关于LANC控制镜头中出现的问题

基于LANC协议的手持机镜头
预置位功能实现需求

一、技术描述：

1.控制接口

  3节 2.5mm耳机口 仅使用一个信号脚和一个GND，同时作为输入输出 。

▲ 图1.1 LANC通讯结构

2.LANC协议

  单线半双工串行通信。由摄像机生成电报帧，创建8个起始位后面跟8位（1个字节）和一个长停止位。每一位的电平持续时间为104us，两个起始位之间间隔1200us-1400us 。

  之间，两个电报帧之间间隔20ms（PAL/625）或16.6ms（NTSC/525）。

  通信时序可以理解为9600波特率下的UART，起始位1位，数据位8位，停止位2位。

▲ 图1.1 LANC 通讯协议

3.通信规则

  通信由摄像机发起，不同的厂家LANC协议有差异。

  有些需要通过若干条握手指令才能完成连接匹配，然后才可以对摄像机进行控制。之后摄像机与控制器之间需要以20ms左右的间隔持续通信，若通信中断则无法继续控制，需要重新开始握手连接。

  有些较简单，只需要控制器在收到摄像机的指令后立即回复控制指令即可生效。

4.变焦控制

  标准LANC协议支持变焦的8档速度控制，持续发送指令后摄像机镜头会持续的变焦。

5.镜头预置位

   KXWELL云台设备支持预置位功能，所谓镜头预置位，就是将某一时刻的镜头位置记录下来存储到内存中，然后可以通过按键等触发的方式让镜头回到之前所记录的位置。

6.基于LANC的手持机镜头预置位实现

  标准LANC不包含镜头绝对位置指令，因此对于镜头变焦是一个开环控制。

  当前的实现方式是通过软件计步的方式，在不超限的前提下，记录发送指令中往广角和特写的方向的计数值，以特写方向为正计数。调用预置位时根据当前程序计数与存储的计数对比，发送相应的指令若干次。

7.步骤简述：

  1. 开机自动回到最广角位置，此时软件计数为0 ；
  2. 发送特写指令100次，此时软件计数为100，存储到1号预置位
  3. 继续发送特写指令50次，此时软件计数为150
  4. 调用1号预置位，程序判定需要往广角运动，发送50次
  5. 发送广角指令50次后停止，完成预置位调用

▲ 图1.2 讨论的腾讯会议

二、现存问题

  1) 关于边界问题，程序无法检测到边界，所以一旦越界运动，计数值就失去了准确性 ；

  2) 累计误差问题，实际测试(发送特写200次)和(发送特写100次，再发送广角50次，再发送特写100次，再发送广角50次，再发送特写100次），虽然往特写方向的计数值一样，但实际运动的行程是不一样的

  3) 如果每次调用时都回到镜头最广角是可以满足预置位调用需求，但不满足现场应用；

1. 功能预期：

  在不定制摄像机协议的情况下，任意时刻调用之前存储的任意预置位可回到之前存储的位置；

三、初步求解方案

  针对会议中讨论的问题，建议：

• 首先把现在存在的问题通过技术方式进行定量化，以便可以：
  • 评估出现运动误差的分布，比如概率、方差、直方图；
  • 对于逐渐分析措施（比如优化通讯物理结构、改进控制指令参数等）的效果评估；
  • 验证系统是否能够最终被解决；
• 其次，如果在现在被测对象的物理层无法直接检测到指令开环执行结果（比如在镜头控制环增加编码器），建议可以利用图像处理的方法，检测摄像机得到的测试图像的变化，获得执行的结果。
  • 这方面可以参考计算机视觉的方法来获得镜头成像的物理参数（内参）和环境参数（外参）；

  如果在上述方案解决过程中遇到问题，可以考虑把可以试验的系统发送到我的实验室，我可以协助进行解决。

  完成以上分析之间，下面可以确定是否在现有的开环状态下能够完成镜头的精确控制。

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● 相关图表链接:

• 图1.1 LANC无力通讯结构
• 图1.1 LANC 通讯协议
• 图1.2 讨论的腾讯会议