红外球形摄像机是集一体化机芯、云台传动系统、补光系统、解码器等部件于一体的监控产品,作为视频监控系统的重要组成部分,它在各种视频监控场所中发挥着越来越重要的作用。本文以实际的工程应用为背景,针对视频监控领域球形摄像机夜视功能不完善,运动性能不理想的问题,主要研究了红外球形摄像机补光系统与低速特性。具体工作内容如下:(1)选择了基于IR-III技术的点阵式红外LED灯作为补光系统光源,设计了以STM32为PWM发生器,PT4115为红外灯调光芯片的红外补光系统硬件驱动方案。相比于传统的直流电压调光,本方案在保证了补光灯亮度同时不改变灯的色度。(2)根据镜头成像原理以及韦伯-费西纳(Weber-Fechnet)定律的提出了一种基于红外灯亮度与镜头倍率匹配的补光系统控制算法,基于SONY的VISCA协议设计了软件控制方案。实验结果证明,该控制算法很好的解决了红外球形摄像机补光系统发热严重,低倍率近距离采集图像出现中心过曝的问题。(3)对影响红外球形摄像机低速特性的因素进行了研究,分析了四种静态摩擦模型、动态Lu Gre摩擦模型以及步进电机的数学模型,基于Simulink的仿真验证了摩擦力矩和电机转矩波动对球机云台低速运动的影响。并从改善电机转矩波动的角度出发,通过对步进电机及其驱动芯片选型研究,提出了一种基于TMC5031的步进电机硬件驱动方案。实验结果证明该方案控制下的电机输出转矩波动小,球形摄像机低速运行平稳。(4)设计了基于Lab VIEW的上位机控制软件,研究了基于PELCO-D的镜头与云台通信控制协议,最后针对前几章提到的各控制方案搭建了实验验证平台。