CN102736363A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于照明被摄像机(1)监控的现场的照明装置以及一种照明被摄像机监控的现场的方法，其中照明装置包括多个发光元件(5)和照明控制单元(6)。照明控制单元(6)被布置为根据摄像机观察方向设置分别控制多个发光元件(5)的输出强度，以使沿摄像机的观察方向提供照明。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及用于照明被摄像机监控的现场的照明装置，以及照明被摄像机监控的现场的方法。

背景技术

用于监控特定场所的监视摄像机会不时地需要附加的照明设备，以能够给出利用它们所监控的环境的清晰图像。这例如是夜间在户外场所中当对于摄像机而言自然光不足时或者在室内环境中例如为节能而关掉灯时的情况。因此某些类型的照明设备可与监视摄像机结合使用。通常的选择是使用用于照明被监视摄像机监控的现场的发射红外光或白光的发光二极管LED。LED可装配在外部单元中或者被集成在摄像机外壳或摄像机的机械结构中。

在具有能够摇拍、俯仰和变焦的可活动摄像机头部的摄像机(所谓的PTZ摄像机)中，照明能够覆盖摄像机头部的不同视角是感兴趣的。这可以通过在摄像机头部上安装LED以使照明跟随摄像机头部的活动并且对准摄像机头部的观察方向来解决。

然而，当在摄像机头部上安装LED时出现的问题是LED将因而被放置在成像传感器附近，这反过来意味着由LED产生的热量可负面地影响成像传感器的性能。当LED被放置在摄像机镜头附近时的干扰反射是LED安装在摄像机头部上时可能出现的另一问题。LED还使摄像机头部体积更大，并且对连接摄像机的基座与摄像机头部以用于LED的电流供给和控制的电缆提出额外的要求。

减少可影响成像传感器的热量的一种办法是将用于照明的LED放置在离成像传感器更远的地方，不是放置在可活动的摄像机头部上，而是放置在摄像机的基座上。

然而，当LED安装在摄像机基座上时出现的问题是LED的照明因而需要覆盖摄像机头部的所有可能视角。照明整个现场意味着需要大量LED，还意味着需要大量的输入功率来使LED工作，这反过来产生更多热量。

因此，需要一种改进的用于监视摄像机的照明解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供缓解上面关于热量产生和功率消耗问题的照明解决方案，以及提供可有效控制由照明装置提供的照明以匹配摄像机的照明需要的照明解决方案。

这个目的以及其它目的通过具有权利要求1所限定的特征的照明装置、如从属权利要求所限定的优选实施例来实现。根据本发明的实施例，一种用于照明被摄像机监控的现场的照明装置，包括多个发光元件和照明控制单元，其中所述照明控制单元被布置为根据摄像机观察方向设置来分别控制所述多个发光元件的输出强度，以使沿所述摄像机的观察方向提供照明。这使得可能使照明适合所述摄像机的需要，以便获得更好质量的图像，而同时减少功率消耗和所产生的热量。

所述摄像机观察方向设置可以包括摄像机摇拍位置。这提供可容易获得的所述摄像机指向哪里以及哪个方向需要照明的指示。

此外，所述照明控制单元可以被布置为根据摄像机视场设置来控制所述多个发光元件。以此方式，当使用广角镜头或者当摄像机变焦镜头设置指示广角设置时，通过例如增大较多的发光元件的输出强度，可以对所述照明装置进行控制，以提供较宽的照明角度；当使用摄远镜头或摄远镜头设置时，通过增大较少的发光元件的输出强度，可以对所述照明装置进行控制，以提供较窄的照明角度。这使得有可能更好地使照明适合所述摄像机的需要。

所述摄像机可包括安装在摄像机基座上的摄像机头部，并且所述发光元件可安装在所述摄像机基座上。这样在所述摄像机头部中的图像传感器和所述发光元件之间提供更长的距离，这意味着所述图像传感器几乎不受来自所述发光元件的热量的影响。将所述发光元件安装在所述摄像机基座上还具有减少当所述发光元件置于所述摄像机镜头附近时可能出现的任何干扰反射的优点。

所述摄像机可具有可活动的摄像机头部。于是所述照明装置的输出可动态地适合于所述摄像机的观察方向。

所述发光元件可以以环形或部分环形的方式安装，环绕所述摄像机头部的至少一部分。以此方式，可易于覆盖所有不同的摄像机观察方向。这还简化所述摄像机上的所述照明装置的生产和装配以及降低生产和装配成本。在已知所述摄像机观察方向将仅在某一跨度内的情况下，有可能仅以部分环形的方式安装发光元件，这样仅覆盖那些感兴趣的方向。该实施例对水平安装的或主要水平安装的摄像机来说可能是尤其有用的。

可替代地，所述发光元件可沿具有与摄像机摇拍位置跨度对应的竖直弯曲的水平线安装。以此方式，照明可以有效地对准所述摄像机的观察方向。这对竖直安装或主要竖直安装的摄像机来说可能是有用的选择。

所述发光元件可以是发光二极管LED，这提供了空间、成本和功率的经济而有效的选择。LED可适于发出红外光谱或近红外光谱内的辐射，当在黑暗环境(例如在夜间)下使用所述摄像机来拍摄图像时，这是有用的。

所述发光元件可被布置成组，并且所述照明控制单元可被布置为共同控制每个组内的所述发光元件。这有效地控制所述发光元件，减少由所述控制单元待处理的控制信息量。

根据本发明的实施例，一种照明被摄像机监控的现场的方法，包括步骤：提供多个发光元件，以及根据摄像机观察方向设置来分别控制所述多个发光元件的输出强度，以使沿所述摄像机的观察方向提供照明。

可以从为确定所述摄像机观察方向设置而布置的位置检测器接收关于所述摄像机观察方向设置的信息。可替代地或除此以外，可以从为控制所述摄像机观察方向设置而布置的摄像机控制单元接收关于所述摄像机观察方向设置的信息。可替代地或除此以外，可根据由所述摄像机拍摄的图像的图像处理来确定所述摄像机观察方向设置。

作为另一选择，可接收关于周围光强度的信息，并且可控制所述多个发光元件，以使如果周围光强度超过预设等级，则降低所述照明装置的总输出强度。这使得有可能使所述照明装置所提供的照明更适合所述摄像机的需要，以便获得尽可能清晰的图像。除周围光以外，通过将输出强度减至所需的等级，可以更进一步减少功率消耗和热产生量。此外，还降低了产生过度曝光图像的风险。

附图说明

现在将通过示例并参照示意性附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出水平安装的摄像机的侧视图。

图2示出图1中的摄像机的俯视图。

图3示出竖直安装的摄像机的侧视图。

图4示出根据本发明的照明装置的实施例的侧视图。

图5是示出根据本发明实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在图1和图2中，示出了具有安装在圆形摄像机基座3上的圆顶状摄像机头部2的摄像机1。该摄像机装配有照明装置4。如图2所示，照明装置4包括安装在摄像机基座3上的多个发光元件5，例如采用LED形式。发光元件5可以发出可见光谱或非可见光谱内的光，作为一个示例，发光元件5可被设计为用于发出红外光谱或近红外光谱内的光，并且可能需要注意的是，关于可见光辐射和非可见光辐射，LED仅是可以使用的发光元件的一个示例。其它可能的选择包括但不限于电灯泡、卤钨灯和气体放电灯。发光元件5沿摄像机基座3的圆周被安装并且环绕摄像机头部2。该发光元件可以以环形或部分环形的方式安装在一排或多排中，环绕摄像机头部的至少一部分。发光元件还可以安装在摄像机基座3外的任何适合的位置上，例如在单独的结构上。

照明装置4还包括控制单元6，控制单元6控制发光元件5的工作。为了清楚起见，在附图上没有示出发光元件5和控制单元6之间的物理连接。该控制单元可以以软件或硬件来实施，并且在附图上的位置在任何情况下都不视为限制。例如，其可以作为控制摄像机1的软件和/或硬件的一部分来实施。

摄像机1可以是所谓的PTZ监视摄像机，即能够摇拍、俯仰和变焦的监视摄像机。为此，摄像机头部2相对于摄像机底座3是可活动的。“可活动的”应该从尽可能最宽的意义上去解释，例如操作者可以用手转动摄像机头部2或者可以使摄像机头部活动机动化，并且可以通过经由用户界面输入选择的观察方向被控制。而且，摄像机头部2可以根据预设的警戒塔(guard tour)移动，或者根据特定的其它类型的输入而运动，例如来自检测到目标已进入摄像机1的可能观察方向的运动传感器或热探测器的输入，然后使摄像机1对准那个方向。

在监视摄像机的安装过程中，摄像机头部2相对于摄像机基座3的位置还可以一劳永逸地设定，于是该照明装置在其整个寿命期内可以使用相同的观察方向设置。这可能导致不使用某些发光元件的情况，但是对于设计和装配合适的照明装置，这样仍可能是节省成本的。

假设图1和图2中的摄像机1是水平安装的，则改变摄像机1的摇拍位置将沿水平圆移动视角7。在图2中示出图1的摄像机的俯视图(或者如果摄像机安装在例如天花板上，可以是仰视图)，并且当摄像机摇拍时，摄像机头部2沿圆8转动，于是使摄像机的视角7旋转，以使摄像机1可以360°扫视周围环境。

而在俯仰运动时，摄像机1沿直线9在竖直方向上(例如向上或向下)移动其视角7。显而易见，可以将摇拍运动和俯仰运动结合。

如图3和图4所示，对于竖直安装的摄像机来说，当摄像机1摇拍时，摄像机头部2从左向右以及从右向左转动，以使摄像机视角沿水平线8移动。当摄像机头部2俯仰时，其沿竖直线9向上或向下移动视角。这里，同样可以以任何合适的方式将摇拍运动和俯仰运动结合。

对于竖直安装的摄像机1来说，如图4所示，照明装置4的发光元件5可以安装在弧形或弓形的形状之上，例如安装在沿圆顶形或弓形结构的竖直方向的线上。为简明起见，在图3中示出照明装置4位于摄像机基座下面，但是其可以置于摄像机基座上或摄像机基座旁边的任何合适的位置。其还可以是摄像机基座3的一部分。照明装置的位置可以使实现所有不同的摄像机观察方向、或者在所有不同的摄像机观察方向中的选出的部分的覆盖范围。

可能需要注意的是，术语“竖直”和“水平”应被解释为包括从竖直面或水平面的适度偏移。作为示例，从竖直面或水平面的例如20°的偏移将从任何主要方面都不会影响本文所述的照明装置的工作和适用性。这些术语也可以被理解为基本竖直或基本水平，但为简明起见，在整个申请文件中使用术语“水平”和“竖直”。

当在弱照明的环境中使用摄像机1时，可能需要额外的照明来获得环境中任何目标的清晰图像。该照明可以由照明装置4来提供。为了降低功率消耗以及减少由照明装置4产生的热量，发光元件5的输出是可根据摄像机观察方向设置而分别控制的，以使例如仅打开用于照明摄像机当前正观察的目标的那些发光元件。作为一个示例，沿摄像机头部2的圆8的摇拍位置可以用作至控制单元6的输入。

可以从为确定摄像机观察方向设置而布置的位置检测器获得摄像机观察方向设置，例如采用摇拍位置的形式。这种位置检测器可以例如这样放置，使得它们检测使摄像机头部2移动的电动机的位置。如果使用可手动移动的镜头，那么位置检测器可以布置成检测镜头的物理位置。

关于摄像机观察方向设置的信息还可以从也可适于控制摄像机的观察方向的摄像机控制单元获得。这个摄像机控制单元可以例如根据来自操作者的输入、来自关于预设警戒塔的信息的输入或者来自某类传感器(例如运动传感器或热检测传感器)的输入来进行其观察方向控制。于是，摄像机控制单元既可以将摄像机1又可以将照明装置4控制到特定方向。

作为另一选择，可以对摄像机拍摄的图像使用高级图像处理，以确定摄像机的观察方向设置以及哪里需要照明。例如，如果图像处理给出摄像机目前正监控房间内多个不同区域之一的结果，那么照明装置可以使用该信息将照明对准那个区域。图像处理可以在照明控制单元6中进行，或者例如在为照明控制单元推断出相关的摄像机观察方向设置的外部单元中进行。

作为另一选择，操作者可以向照明控制单元输入摄像机观察方向设置。例如，情况可能是，在安装时手动地将可活动的摄像机头部移动到某一观察方向，并且操作者在控制工具中的监控屏幕上指示摄像机观察方向设置，作为至照明控制单元的输入。

也可使用摄像机视场(例如采用摄像机视场设置形式，如摄像机中变焦镜头的设置)作为至控制单元6的输入。当摄像机1的变焦设置指示使用广视角时，可以使用较多的发光元件5；而当使用摄远设置时，这表示使用较小的视角，可以使用较少的发光元件5。另一选择(例如摄像机中使用可更换镜头时可使用)是控制照明装置4，以使广角透镜或鱼眼透镜的使用意味着使用较多发光元件5，而摄远镜头的使用意味着启动较少的发光元件5。

可能需要注意的是，发光元件5可以独立于其它发光元件5分别被开启或关闭。在一些情况下，可以将发光元件5分成多个组，例如每组三个元件，每组的发光元件可以共同控制。

图2示出如何打开沿摄像机1的观察方向提供照明的发光元件5a的一个示例。在图2中，剩下的发光元件5未打开。还可调节发光元件5的输出强度，例如以使靠近观察方向的那些元件打开到比如说它们最大强度的一半，从而提供沿摄像机1拍摄的图像边界的较柔和的照明。也可仅降低来自未指向摄像机观察方向的发光元件的辐射强度以及不将它们全部关闭。于是由于显而易见的原因，功率节省量和热量下降将稍微偏低。

相同的原理适用于图3和图4所示的照明装置4。在该情况下，以与水平安装的摄像机相同的方式，利用沿线8的摇拍位置来控制发光元件5，使得打开沿弧形形状的指向摄像机的观察方向的那些发光元件。

可能需要注意的是，照明装置4可以包括适于使光线对准不同俯仰方向的更多发光元件5，如果这将是有用的话。于是这种照明装置4可以包括沿与摄像机1的不同俯仰位置对应的弧形的竖直方向的线安装的多个发光元件5。保证照明覆盖摄像机1的俯仰位置的另一种办法是选择具有这种可覆盖期望俯仰范围的照明角度的发光元件5。

图5示出根据本发明实施例的方法。在第一步骤10中，提供多个发光元件，例如采用LED的形式。在第二步骤11中，根据摄像机观察设置来控制这些发光元件的输出强度，以使朝着摄像机的观察方向提供照明。观察方向设置可以如上所述包括摄像机头部的摇拍位置。除观察方向设置以外，还可以如之前所述使用视场设置，例如摄像机中变焦镜头的变焦设置或变焦值。

可能需要注意的是，还可以使用关于周围光的强度等级的信息作为用于控制发光元件5的输入。当在低光照条件下(例如在黄昏或黎明期间)使用摄像机1时，单独的周围光的强度对于摄像机1来说可能不足以维持所拍摄图像的清晰质量，但是例如通过仅打开为照明而对准摄像机观察方向的每隔一个或每隔两个元件或者通过降低选出的发光元件的输出强度，降低照明装置4的输出强度仍是可能的。这使得有可能保持良好的图像质量，同时实现功率消耗和热生成量的降低。

使用关于周围光强度的信息还可能有助于降低摄像机拍摄过度曝光图像的风险。控制单元进行其对发光元件的控制而可以依据的其它输入为例如摄像机中使用的焦距、曝光时间和增益。当判定光强度时，还可以使用周围温度作为参数。这是因为在较低的周围温度下，系统将能够在不产生负面影响的情况下驱散由照明装置产生的更多热量，因此更高的照明强度可适用。在较高的周围温度下，较低照明强度将适用。还可以使用更多用于照明控制单元的输入参数。

Claims (14)

1.一种具有照明装置(4)的摄像机(1)，包括：

多个发光元件(5)，和

照明控制单元(6)，

其中所述照明控制单元(6)被布置为分别控制所述多个发光元件(5)的输出强度，

其特征在于，所述照明控制单元被布置为根据包括摄像机摇拍位置的摄像机观察方向设置分别控制所述多个发光元件(5)的输出强度，以使沿所述摄像机(1)的观察方向提供照明。

2.根据权利要求1所述的摄像机，其中所述照明控制单元(6)另外被布置为根据摄像机视场设置分别控制所述多个发光元件(5)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述摄像机(1)包括安装在摄像机基座(3)上的摄像机头部(2)，以及其中所述发光元件(5)安装在所述摄像机基座(3)上。

4.根据权利要求4所述的摄像机，其中所述摄像机头部(2)是可活动的。

5.根据权利要求3或4所述的摄像机，其中所述发光元件(5)以环形或部分环形的方式被安装，环绕所述摄像机头部(2)的至少一部分。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像机，其中所述发光元件(5)沿具有与摄像机摇拍位置跨度对应的竖直弯曲的水平线被安装。

7.根据上述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述发光元件(5)是发光二极管LED。

8.根据上述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述发光元件(5)适于发出红外光谱或近红外光谱内的辐射。

9.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像机，其中所述发光元件(5)被布置为组，以及其中所述照明控制单元(6)被布置为共同控制每个组内的所述发光元件(5)。

10.一种照明被摄像机监控的现场的方法，包括步骤：

提供(10)多个发光元件，

分别控制(11)所述多个发光元件的输出强度，

其特征在于，分别控制所述输出强度的步骤包括根据包括摄像机摇拍位置的摄像机观察方向设置来分别控制所述输出强度，以使沿所述摄像机的观察方向提供照明。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括从为确定所述摄像机观察方向设置而布置的位置检测器接收关于所述摄像机观察方向设置的信息的步骤。

12.根据权利要求10或11所述的方法，进一步包括从为控制所述摄像机观察方向设置而布置的摄像机控制单元接收关于所述摄像机观察方向设置的信息的步骤。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，进一步包括根据由所述摄像机拍摄的图像的图像处理来确定所述摄像机观察方向设置的步骤。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，进一步包括步骤：

接收关于周围光强度的信息，以及

控制所述多个发光元件，以使如果所述周围光强度超过预定等级，则降低所述照明装置的总输出强度。

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