CN103167225A - 监控摄像机 - Google Patents

Abstract

一种用于监控场景（3）的监控摄像机和方法，所述摄像机（1）具有摄像机透镜（13）和布置为产生用于照明所述场景（3）的照明图案（19）的照明设备（7），所述照明设备（7）包括：至少一个光源（9）；安装在基本沿所述摄像机透镜（13）的周围的多个安装位置（15）中的多个光引导元件（11）；所述光引导元件（11）被布置为将从所述至少一个光源（9）发射的光沿不被所述摄像机透镜（13）遮蔽的对应方向指引，以产生所述照明图案（19）的基本互补部分（21）。

Description

监控摄像机

技术领域

本发明涉及一种用于监控场景的摄像机并涉及一种用于照明由摄像机监控的场景的方法。

背景技术

用于监控特定场地的监视摄像机可间或需要额外的照明装置以便能够给出其被用于监控的环境的好的图像。例如，在夜间在户外场地当自然光对于摄像机不足够的情况下。一些类型的照明装置于是能够结合监视摄像机被使用。常见的选择为利用发射红外光或白光的发光二极管、LED，以便照明被监视摄像机监控的场景。LED可安装在外部单元中或可集成到摄像机外壳或摄像机的机械结构中。

为了允许摄像机产生高质量的图像，有利的是能够提供场地的一致照明。

US7,738,033公开了一种用于监控摄像机的照明设备，具有沿围绕监控摄像机的弧形布置的多个光设备。每个光设备的主发射方向从监控摄像机向外指引，并与摄像机的光轴交叉。根据US7,783,033，光设备的这种布置在监控摄像机前面提供监控区域的一致照明。

发明内容

本发明的目的在于提供由摄像机监控的场景的基本均匀或一致的照明，同时减小能量消耗和热量产生。

该目的和进一步的目的通过一种具有如权利要求1限定的特征的摄像机和一种具有如权利要求15限定的特征的方法而被实现。进一步的实施例被限定在从属权利要求中。

特别地，根据本发明的第一方面，一种用于监控场景的摄像机，包括摄像机透镜和布置为产生用于照明所述场景的照明图案的照明设备，其中所述照明设备包括：至少一个光源和安装在基本沿所述摄像机透镜的周围的多个安装位置中的多个光引导元件，其中所述光引导元件被布置为将从所述至少一个光源发射的光沿不被所述摄像机透镜遮蔽的对应方向指引，以产生所述照明图案的基本互补部分。

根据本发明的另一方面，一种照明由摄像机监控的场景的方法，包括以下步骤：

将多个光引导元件布置在基本沿摄像机透镜的周围的相应的多个安装位置中；

借助所述光引导元件将从至少一个光源发射的光沿不被所述摄像机透镜遮蔽的对应方向指引，以产生用于照明所述场景的照明图案的基本互补部分。

每个光引导元件可与对应的光源关联。由于没有光纤或类似物必须被提供以将来自所述光源的光传递到所述光引导元件，所以这将提供简化的安装。

所述照明设备包括两个光引导元件。所述照明图案于是可为圆形且所述互补部分为基本互补半圆形。作为替代，所述照明图案可为矩形且所述互补部分为所述矩形照明图案的基本互补矩形半部。这些选择都提供产生场景的均匀照明的简单且有效的方式。

为了产生圆形或矩形半部，所述光引导元件的安装位置有利地可为沿所述摄像机透镜的周围彼此隔开180°。

附加光引导元件可被布置为在所述摄像机透镜前面产生附加照明图案，所述附加照明图案基本包围所述摄像机透镜的中心线。这提供加强图像的中心的照明的方式，例如当监控通向走廊的门及其周围时将是有利的。该附加照明图案也可与提供围绕附加照明图案的中空框架形状的照明图案结合。换言之，所述照明图案被提供为包含或围绕或围住中空的非照明图案的照明框架的形式，该照明图案于是与被照明的中心图案形式的所述附加照明图案关联。这会加强向监控的场景提供均匀照明的可能性。与附加照明图案结合的中空照明图案在照明相当接近摄像机的场景区域时特别地有用，在该区域内部附加照明图案可产生，而不被所述摄像机透镜遮蔽。这种变型对于在摄像机缩放时根据场景中的变化调节并改进光图案也是有用的。

来自所述光引导元件的输出光强度可为可控的，以便给予机会以适应在各种距离处和在各种光条件下提供到各场景的照明。

所述光引导元件中的至少一个可包括透镜，该透镜给出指引来自所述光源的光的有效方式。另外地或替代地，所述光引导元件中的至少一个包括波导，该波导也可为指引来自所述光源的光的有效方式。

所述光引导元件中的至少一个可包括被布置为沿所述照明图案的对应分部的方向反射入射光的反射镜面。这会提供容易且有效的方式以确保所有光被指引到所述照明图案的期望部分。

所述至少一个光源被布置为发射IR射线。术语IR射线在这种情况下也可包括在近红外光谱发射的射线。这使得能够利用所述照明设备为IR摄像机提供照明，这例如在夜间可能是有利的。

所述至少一个光源包括LED，LED为节省能量和空间的替代。具有相对高的光输出的LED在仅使用几个光源的情况下可为特别有利的。

所述摄像机可包括具有透明的罩表面的罩，并且所述摄像机透镜以及所述多个光引导元件随后被安装在所述罩内。该罩为所述摄像机和所述照明设备提供保护，但是也引入了用于放置所述照明设备的物理约束。这于是加强了本发明的优点，当所述光引导元件由于所述罩的形状而必须放置在摄像机透镜的边缘下方时，于是可提供所述场景的均匀照明。

本发明进一步的适应范围将从下面给出的详细描述变得明显。然而，应该理解仅通过例示的方式给出详细描述和特定示例，同时显示本发明的优选实施例，因为对于本领域技术人员而言，本发明的范围内的各种改变和修改将由于该详细描述而变得明显。因此，将理解，本发明不限于描述的设备的特定部件部分或描述的方法的各步骤，这是因为这种设备和方法可变化。还将理解在此使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不是旨在限制。必须注意，如在说明书和所附权利要求书中使用的冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”旨在意味着存在一个或多个元件，除非上下文以其它的方式明确指出。因此，例如，“一传感器”或“该传感器”的提出可包括数个设备等。而且，措辞“包括”不排除其它元件或步骤。

附图说明

现在将通过示例的方式并参照所附示意性附图更详细地描述本发明，其中：

图1显示被摄像机监控的场景。

图2以更详细的侧视图显示图1的摄像机。

图3以主视图显示摄像机。

图4显示照明图案。

图5显示照明设备的一部分。

图6-8显示不同照明图案。

图9以主视图显示可替代的摄像机的实施例。

图10显示照明图案。

图11例示根据本发明的方法。

具体实施方式

在图1中，显示的摄像机1监控场景3，其中可出现对象5。摄像机1可为固定焦距监视摄像机，或为能够使其焦距适应于距摄像机不同距离的对象的变焦距监视摄像机。就变焦距摄像机而言，可或不可具备缩放能力，并且缩放可为手动或电动控制的。

如图2和图3中更详细的显示，摄像机1具有照明设备7形式的集成照明装置，其依次包括至少一个光源9（例如为LED形式）和多个光引导元件11。在图2和图3中所示的示例性实施例中，照明设备7包括两个光源9和两个光引导元件11。摄像机1进一步包括能以左右摇摄或俯仰摇摄的方式移动的摄像机透镜13以提供对于场景3的不同部分的覆盖。

光引导元件11被安装在基本上沿摄像机透镜13的周围的安装位置15中，如图3中所示。措辞“基本上沿摄像机透镜的周围”可解释为不在摄像机透镜13本身上，而是靠近或者在摄像机13与光引导元件11之间具有小的间距，例如几毫米或更大。就两个光引导元件而言，它们可被沿摄像机透镜的周围被放置为彼此隔开180°。

在图1和图2中，光源9被直接安装在光引导元件11的下方，靠近摄像机透镜13。也可使用安装在摄像机透镜13后面的位置中的一个单独的光源并将来自该光源的光通过光纤引导到光引导元件11。在这种情况下，这些光纤可被认为形成光引导元件11的部分。

一个或多个光源9的输出强度可为可控的，即，输出强度对于光源9中的每一个可为变化的，光源9或者成组或者成束或者单独每个光源9。作为替代，所有提供的光源的输出光强度可被联合控制。通过这种方式，能够提供能适应摄像机1的缩放能力的可推近或拉远的照明，使得在远距离缩放场地中比在广角缩放场地中提供更高的输出强度。照明的量也可根据周围光而调节，从而在较暗的场地中提供更多的光。

光源9可为可见或不可见光谱的发射光，作为一个示例，它们可被设计在红外或近红外（~850nm）光谱发射，可注意，对于可见射线和不可见射线二者，LED仅为能被使用的光发射元件的一个示例。其他可能选择包括但不限于灯泡、卤素灯和气体放电灯。

摄像机透镜13与光引导元件11以及在图2的示例中的光源9一起被安装在半球形罩17的透明表面内。罩17的表面由为摄像机透镜13和光引导元件11提供物理保护（例如，抵抗入侵者的操作尝试）并同时允许光通过（从光引导元件11通到场景3和从罩17的外部通到摄像机透镜13）以使图像可被摄像机1捕捉的材料制成。

除了对摄像机透镜13和光引导元件11提供保护以外，罩17当其用于安装照明时产生约束。摄像机透镜13需要被放置为紧靠罩表面以避免可能降低图像质量的反射。另外，橡胶密封件或垫圈16可被提供为围绕摄像机透镜13并产生另外的保护以抵抗在罩17内部中进入摄像机透镜13的光的反射。在任一情况下，这于是意味着没有空间将光引导元件与摄像机透镜13放置成直线，由于罩17的半球形形状，必须从摄像机透镜13的边缘18下方的位置提供照明。然而，光引导元件11需要被放置为紧靠摄像机透镜，以便照明可追随摄像机透镜13在罩17内的移动并为当前由摄像机1监控的场景提供照明，即，沿摄像机透镜13所指的方向。

照明设备7被布置为产生用于照明场景3的照明图案。在图4中，显示圆形形式的示例性照明图案19。在具有两个光引导元件11的实施例中，每个光引导元件被布置为产生照明图案19的半圆形分部21。采用这种方式，光引导元件11各自产生整个照明图案的基本互补部分或分部。采用这种方式，能够产生均匀的照明图案，而不会被摄像机透镜13的边缘18所干扰。

可注意，术语“基本”在此意味着由不同光引导元件11产生的照明图案部分21大体上不会重叠并在它们之间不会具有任何大的间隙，而是产生场景或场景的期望部分的均匀照明，其中整个照明图案19大体上具有相同的光强度，对于捕获被照明的场景3的图像的摄像机1仅具有不明显的轻微波动。

措辞“互补”在此意味着分部或部分一起相加以形成整个照明图案，没有任何大的重叠或间隙，如图4中的示例，在图4中两个半圆形21一起形成圆形照明图案19。在图4中，为了例示目的，在两个半圆形之间显示小距离，然而，实践中，数毫米的小重叠可被容许并且更优选，使得不存在不提供照明的较黑区域。

描述这种情况的另一种方式在于每个照明图案分部19被基本产生在摄像机透镜13的与对应的光引导元件11自身的安装位置15相同的侧上，其意味着光不被指引朝向摄像机透镜13的侧部或边缘，或沿光将为无用的其它方向，而是基本上来自光源9的所有光通过每个光引导元件11引导以产生期望的照明图案19。替代地，这也可被描述为，来自每个光引导元件11的光不会横过摄像机透镜13的中心线23，而是沿与中心线23基本相同的方向被提供。

通过使用在此描述的照明设备，由于放置在光引导元件的光路中的摄像机透镜13或其它障碍对光路限定范围而不能通过一个光引导元件11产生或实现的期望的照明图案19的分部通过第二（或者其可为第三或第四等等）光引导元件11产生。该第二光引导元件11产生的互补照明图案部分与通过第一光发射元件11产生的部分一起使照明图案19完整。如上讨论的，光引导元件靠近并在摄像机透镜的边缘稍下方被安装，意味着在不具有产生如所述的照明图案的互补分部的光引导元件的情况下，该摄像机透镜会遮蔽来自光引导元件的被指引朝向摄像机透镜的中心线的部分。根据本发明的实施例，该光通过光引导元件被指引朝向照明图案的相关部分而为有用的。

更详细地描述光引导元件11，该光引导元件可例如采用透镜形式或采用光导形式。提供相似功能的反射镜或其它元件可被提供为将从光源入射的光反射到有助于产生照明图案的期望分部的方向。在图5中，光引导元件11和光源9的示例被显示，其可用于产生图4的半圆形照明图案分部21。图5中的该光源采用LED的形式，光引导元件采用被成形为球体的四分之一27的透镜的形式，并在一侧具有反射镜29。透镜被安装为使得反射镜29的后侧面向摄像机透镜13的侧部，这具有将从光源9沿朝向摄像机透镜13的侧部的方向入射在反射镜29上的光反射回透镜并能被指引以产生照明图案19的期望分部的效果。

作为图5中所示的具有反射镜的透镜的替代方式，不具有反射镜的透镜、具有或不具有反射镜的波导或能够产生照明图案的期望部分的其它任何类型的光学元件可被用作光引导元件11。不同的替代方式也可以任意合适的方式被结合，例如，具有透镜的LED产生照明图案的第一分部，互补的第二分部由指引来自安装在摄像机透镜下方的光源的光的波导产生。

在图6中，照明图案19的另一变型被显示，其由两个互补的矩形21构成，两个互补的矩形21一起形成期望的方形或矩形照明图案。产生这种图案的光引导元件可放置在与图2-3中所示的光引导元件11相似的位置，但不是被布置为产生半圆形分部的照明图案，该光引导元件在这种情况下将包括透镜、光导或能够指引来自光源9的光以产生矩形图案的其它光学元件。

图7中显示照明图案19的再一示例。照明图案19的互补部分21在这种情况下被成形为圆的扇形。对于图7中所示的包括六个扇形部分的照明图案，这些部分中的每个可由单独的光引导元件11产生。

图8中显示根据本发明的实施例的由具有照明设备的摄像机产生的照明图案的另一变型。该照明图案采用具有两个部分21的中空框架形式。更多部分也可为可能的。图9中显示的照明设备在这种情况下可包括被布置为在摄像机透镜前面产生附加照明图案33的附加光引导元件31，该附加照明图案包围摄像机透镜13的中心线23，换言之，填充中空框架19内的区域。就圆形中空框架而言，附加照明图案33也可适合为圆形。

例如，还能产生由两个或更多照明图案部分构成的中空矩形框架并用矩形附加照明图案填充该框架。中空的或框架形的照明图案也可在不具有填充该框架内的区域的附加照明图案的情况下被使用，如果其对于监控系统的用户为有利的。

当照明相当接近摄像机的场景的区域时，结合有附加照明图案的中空照明图案将特别有用，其中可产生内圆形照明图案31，而不被摄像机透镜13所遮蔽。

作为再一选择，附加照明图案33也可结合图4、6或7的照明图案19，使得附加照明被提供到照明图案19的中心部分。例如，当摄像机1监控具有通往在由摄像机捕获的图像的中心的走廊的门的房间的情况下，这将是有利的。于是，可为有利的是能够在图像的中心提供附加照明以使走廊被适当地照明。

为了进一步解释根据本发明的不同布置的优点，可示例性地比较不提供引导光以产生照明图案19的互补部分21的光引导元件11的情况，但是采用围绕或靠近摄像机安装的许多（大约二十个）LED形式的光源替代以圆形方式提供光的每个光源。由这种LED提供的照明图案的全部于是为部分重叠的圆形，或更确切地说，部分重叠且部分遮蔽的圆形。这由于来自每个LED的光的一部分被指引朝向摄像机透镜，于是这部分光将丢失，因此在该LED提供的圆中产生干扰。通过这种布置提供的光照将不均匀，在圆形重叠的位置具有较亮区域，在来自LED的光被摄像机透镜的侧部阻挡而不能到达场景的位置具有黑暗区域。图10示意性地例示在中部具有较暗区域37的不均匀光图案35，在中部摄像机透镜处于来自LED的光路中。较亮区域39将在圆形41重叠的位置产生。为了例示性目的，仅显示六个圆形41。在圆形41外的区域由于明显的原因也将是暗的。然而，为了示例简单的原因，在该图片中未显示。

在图11中，例示根据本发明的实施例的方法1100。在第一步骤1101中，多个光引导元件被布置在基本沿摄像机透镜的周围的相应的多个安装位置中。在步骤1102中，借助光引导元件将从至少一个光源发射的光沿不被摄像机透镜遮蔽的对应方向指引，以产生用于照明场景的照明图案的基本互补部分。换言之，这将意味着照明图案的每个部分或分部基本上被产生在摄像机透镜的与对应的光引导元件的相应安装位置相同的侧上。

Claims (15)

1.一种用于监控场景（3）的摄像机，所述摄像机（1）具有摄像机透镜（13）和布置为产生用于照明所述场景（3）的照明图案（19）的照明设备（7），所述照明设备（7）包括：

至少一个光源（9）；

安装在基本沿所述摄像机透镜（13）的周围的多个安装位置（15）中的多个光引导元件（11）；

所述光引导元件（11）被布置为将从所述至少一个光源（9）发射的光沿不被所述摄像机透镜（13）遮蔽的对应方向指引，以产生所述照明图案（19）的基本互补部分（21）。

2.如权利要求1所述的摄像机，其中每个光引导元件（11）与对应的光源（9）关联。

3.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述照明设备（7）包括两个光引导元件（11），所述照明图案（19）为圆形且所述互补部分（21）为基本互补半圆形。

4.如权利要求1-3中任一项所述的摄像机，其中所述照明设备（7）包括两个光引导元件（11），所述照明图案为矩形且所述互补部分（21）为矩形的所述照明图案（19）的基本互补矩形半部。

5.如权利要求3或4所述的摄像机，其中所述光引导元件（11）的所述安装位置（15）沿所述摄像机透镜（13）的周围彼此隔开180°。

6.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，进一步包括被布置为在所述摄像机透镜（13）前面产生附加照明图案（33）的附加光引导元件（31），所述附加照明图案（33）基本包围所述摄像机透镜（13）的中心线（23）。

7.如权利要求6所述的摄像机，其中所述照明图案（19）为围绕所述附加照明图案（33）的中空框架的形状。

8.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中来自所述光引导元件（11）的输出光强度为可控的。

9.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述光引导元件（11）中的至少一个包括透镜（27）。

10.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述光引导元件（11）中的至少一个包括波导。

11.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述光引导元件（11）中的至少一个包括被布置为沿所述照明图案（19）的对应部分（21）的方向反射入射光的反射镜面（29）。

12.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述至少一个光源（9）被布置为发射IR射线。

13.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述至少一个光源（9）包括LED。

14.如前述权利要求中任一项所述的摄像机，其中所述摄像机（1）包括具有透明的罩表面的罩（17），并且其中所述摄像机透镜（13）以及所述多个光引导元件（11）被安装在所述罩（17）内。

15.一种照明由摄像机监控的场景的方法，包括以下步骤：

将多个光引导元件布置（1101）在基本沿摄像机透镜的周围的相应的多个安装位置中；

借助所述光引导元件将从至少一个光源发射的光沿不被所述摄像机透镜遮蔽的对应方向指引（1103），以产生用于照明所述场景的照明图案的基本互补部分，使得所述照明图案的每个部分基本产生在所述摄像机透镜的与对应的光引导元件的所述相应的安装位置相同的侧上。

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