CN103217857B - 狩猎相机及其照明自动调节系统和调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种狩猎相机及其照明自动调节系统和调节方法，所述调节系统包括运动红外检测单元、微处理器、驱动单元、照明单元和凹面镜灯杯单元；运动红外检测单元包括热红外感应传感器和感应信号编码器，感应信号编码器的输入端连接热红外感应传感器；微处理器的输入端连接感应信号编码器的输出端，微处理器的输出端连接驱动单元；照明单元设置于凹面镜灯杯单元的主光轴上，驱动单元连接并驱动照明单元或凹面镜灯杯单元，使两者在沿凹面镜灯杯单元的主光轴方向上可相对运动。本发明可根据动物所处的位置调节照明单元的光照范围使动物所处的位置达到适合拍摄的最佳光照强度，从而获得图像清晰、曝光度合适的照片，提高照片的成像质量。

Description

狩猎相机及其照明自动调节系统和调节方法

技术领域

本发明涉及数码摄影、摄像产品领域，尤其涉及一种狩猎相机及其照明自动调节系统和调节方法。

背景技术

狩猎相机是应用于野外的一种能自动捕捉人或动物运动状态的无人看守照相机。它通常由一个运动探测器在捕捉到人或动物运动后发出启动信号，同时由一个光线传感器指示环境光是处于白天或黑夜状态下，如果是在夜间黑暗环境下则还需要一个辅助光源对目标进行照明，然后由内置的照相机模块对目标进行曝光计算并采集到目标的彩色或黑白图像。整个过程由一个MCU（微处理器）全自动地控制，从而达到在无人状态下获取野外目标的运动状态的目的。

狩猎相机夜间拍摄时需要大功率照明系统以达到能够拍摄到足够远距离的动物，一般狩猎相机采用的灯珠式LED照明系统可以满足12-15m的要求。由于动物活动范围的自由性，如果动物出现在1-5m范围内，如此大功率的照明系统将导致拍摄到的照片过曝严重，严重影响照片的成像质量。也有现行的狩猎相机将照明系统分为2-3档供用户预先设定被照明物体的距离（比如3m,8m,15m），但一旦设定好后将不能兼顾其它距离。

发明内容

本发明提供一种可根据动物所处位置自动识别动物距离并调节照明系统强度的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种狩猎相机照明自动调节系统，包括运动红外检测单元、微处理器、驱动单元、照明单元和凹面镜灯杯单元；所述运动红外检测单元包括热红外感应传感器和用于对热红外感应传感器检测到的红外信号进行等级编码的感应信号编码器，所述感应信号编码器的输入端连接所述热红外感应传感器；所述微处理器的输入端连接 所述感应信号编码器的输出端，微处理器的输出端连接所述驱动单元而控制驱动单元作动；所述照明单元设置于所述凹面镜灯杯单元的主光轴上，所述驱动单元连接并驱动所述照明单元或所述凹面镜灯杯单元，使得两者在沿凹面镜灯杯单元的主光轴方向上可相对运动；所述热红外感应传感器在有动物进入其检测区域时感应得到红外信号，该红外信号由所述感应信号编码器进行等级编码，微处理器根据所述红外信号的等级编码值控制驱动单元工作，带动照明单元或凹面镜灯杯单元运动使照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置。

其中，所述狩猎相机照明自动调节系统还包括环境温度检测单元，所述环境温度检测单元电连接所述微处理器，所述微处理器内存储有温度-红外信号强度曲线，所述微处理器根据环境温度检测单元的温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对所述红外信号的等级编码值进行校正再根据校正后的结果控制所述驱动单元的工作。

其中，所述感应信号编码器包括依次电连接的运放单元、温度校正单元、运算单元和逻辑控制单元，所述运放单元的输入端连接所述热红外感应传感器，所述逻辑控制单元的输出端连接所述微处理器。

其中，所述凹面镜灯杯单元上设有通孔，所述照明单元穿过所述通孔固定设置于一PCB板上；所述驱动单元为步进电机，所述步进电机的输出轴连接所述凹面镜灯杯单元，并在所述微处理器的控制下带动所述凹面镜灯杯单元沿其主光轴运动。

其中，所述照明单元为LED灯或红外发光器件。

本发明还提供一种狩猎相机照明自动调节方法，采用如上所述的狩猎相机照明自动调节系统，所述方法包括步骤：

S10：热红外感应传感器根据检测区域内的动物感应得到红外信号并将该红外信号传输至感应信号编码器进行等级编码；

S20：微处理器获取红外信号的等级编码值进行处理，并根据该等级编码值控制驱动单元工作；

S30：驱动单元带动照明单元或凹面镜灯杯单元运动使照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置。

其中，在上述方法中，还对环境温度进行检测并将温度实测值传送至所述微处理器，所述微处理器中还预先存储温度-红外信号强度曲线；

在步骤S20中，微处理器根据所述温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对所述红外信号的等级编码值进行校正，再根据校正后的结果控制所述驱动单元的工作。

其中，在步骤S10中，当热红外感应传感器检测到多个红外信号时，所述感应信号编码器对多个红外信号进行等级编码，将最大等级编码值输出给所述微处理器。

本发明还提供一种狩猎相机，包括摄像单元和如上所述的狩猎相机照明自动调节系统，所述摄像单元与所述微处理器电连接。

本发明的有益效果是：本发明运用了凹面镜聚光的原理，当光源位于凹面镜焦点时，经凹面镜发射出的光为平行光，光照距离远；当光源偏离凹面镜焦点时，经凹面镜发射出的光为分散光，光照距离近。当摄像区域（也是热红外感应传感器的检测区域）内出现动物，热红外感应传感器即可感应得到红外信号，动物距离热红外感应传感器的距离越近，红外信号强度也越大；红外信号强度经处理后成为用于控制驱动单元的控制量，而驱动单元的动作可使得照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置，即可改变照明单元的光照范围。经过系统内各模块之间的联动关系，即可根据动物所处的位置自动识别动物的距离并调节照明单元的光照范围，使动物所处的位置达到适合拍摄的最佳光照强度，从而获得图像清晰、曝光度合适的照片，提高照片的成像质量。光照范围可自动调节，使用灵活，适用性强。

附图说明

图1是本发明带照明自动调节系统的狩猎相机一实施例的结构示意图；

图2是本发明狩猎相机照明自动调节系统中运动红外检测单元的结构框图。

标号说明： 

1、狩猎相机照明自动调节系统；2、摄像单元；3、被检测动物；

10、热红外感应传感器；20、感应信号编码器；21、运放单元；22、温度 校正单元；23、运算单元；24、逻辑控制单元；25、稳压器；30、微处理器；40、驱动单元；50、照明单元；60、凹面镜灯杯单元；61、通孔；70、PCB板。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施方式公开了一种带照明自动调节系统的狩猎相机，包括狩猎相机照明自动调节系统1和摄像单元2，狩猎相机照明自动调节系统1为摄像单元2提供照明灯光以便摄像单元2能清楚地采集到被检测动物3的图像。

狩猎相机自动调节系统1包括运动红外检测单元、微处理器30、驱动单元40、照明单元50和凹面镜灯杯单元60；所述运动红外检测单元包括热红外感应传感器10和用于对热红外感应传感器10检测到的红外信号进行等级编码的感应信号编码器20，感应信号编码器20的输入端连接热红外感应传感器10；微处理器30的输入端连接感应信号编码器20的输出端，微处理器30的输出端连接驱动单元40而控制驱动单元40作动。

照明单元50可以是可见光源如LED灯，也可以是不可见光源如可发出不可见波长范围红外光的红外发光器件。照明单元50设置于凹面镜灯杯单元60的主光轴上，本实施例中，照明单元50包括多个独立的发光器件，凹面镜灯杯单元60具有对应数量的凹面镜，各发光器件对应设置于一凹面镜的主光轴上。驱动单元40连接并驱动照明单元50或凹面镜灯杯单元60，使得两者在沿凹面镜灯杯单元60的主光轴方向上可相对运动。

热红外感应传感器10在有动物进入其检测区域时感应得到红外信号，该红外信号由感应信号编码器20进行等级编码，微处理器30根据所述红外信号的等级编码值控制驱动单元40工作，带动照明单元50或凹面镜灯杯单元60运动使照明单元50靠近或远离凹面镜灯杯单元60的焦点位置。

本发明运用了凹面镜聚光的原理，当光源位于凹面镜焦点时，经凹面镜发射出的光为平行光，光照距离远；当光源偏离凹面镜焦点时，经凹面镜发射出的光为分散光，光照距离近。当摄像区域（也是热红外感应传感器的检测区域） 内出现动物，热红外感应传感器即可感应得到红外信号，动物距离热红外感应传感器的距离越近，红外信号强度也越大；红外信号强度经处理后成为用于控制驱动单元的控制量，而驱动单元的动作可使得照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置，即可改变照明单元的光照范围。经过系统内各模块之间的联动关系，即可根据动物所处的位置自动识别动物的距离并调节照明单元的光照范围，使动物所处的位置达到适合拍摄的最佳光照强度，从而获得图像清晰、曝光度合适的照片，提高照片的成像质量。光照范围可自动调节，使用灵活，适用性强。

在一实施例中，作为进一步的改进，在狩猎相机照明自动调节系统1中还包括一个环境温度检测单元（图中未示出），环境温度检测单元电连接微处理器30；环境温度检测单元可以是一个简单的温度传感器，也可以是更为复杂的温度检测装置，用于对环境的温度进行检测并将温度实测值提供给微处理器30。微处理器30内存储有温度-红外信号强度曲线，微处理器30根据环境温度检测单元的温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对感应信号编码器20所得到的红外信号等级编码值进行校正再根据校正后的结果控制驱动单元40的工作。由于红外信号强度与温度有关，当环境温度升高时，动物与环境背景的温差降低，会导致热红外感应传感器所检测到的红外信号强度有规律地减弱，通过环境温度检测单元及微处理器的处理，可以对红外信号强度值进行校正和补偿，从而可以更准确地调整动物所处位置的光照强度。

参阅图2，本发明中，感应信号编码器20包括依次电连接的运放单元21、温度校正单元22、运算单元23和逻辑控制单元24，运放单元21的输入端连接所述热红外感应传感器10，逻辑控制单元24的输出端连接微处理器30，本实施例中，逻辑控制单元24通过I2C方式连接微处理器30；另外，感应信号编码器20中还设置有稳压器25，用于将外接电源电压进行处理后为整个感应信号编码器供电。该感应信号编码器20将热红外感应传感器10检测到的红外信号强度转换为数值编码，红外信号强度例如可分为0-255个等级，分别对应相应的数值编码，红外信号强度越大，所对应的数值编码越大。

微处理器30根据感应信号编码器20输出的数值编码值进行处理后控制驱 动单元的动作。再参阅图1，本实施例中，驱动单元40为步进电机，步进电机的输出轴连接凹面镜灯杯单元60，在微处理器30的控制下，步进电机带动凹面镜灯杯单元60沿凹面镜灯杯单元60的主光轴运动。凹面镜灯杯单元60上通孔61，照明单元50穿过通孔61固定设置于PCB板70中，具体地，凹面镜灯杯单元60的各凹面镜均设置以主光轴为中心线的通孔，照明单元50的各发光器件的引脚穿过通孔固定于PCB板上。在上述结构中，照明单元50保持位置不变，通过调节凹面镜灯杯单元60的位置而使其与照明单元50之间产生相对运动；当然，两者的运动关系还可以互换，即保持凹面镜灯杯单元60的位置不变，驱动单元40的输出端连接照明单元50（亦可以是与照明单元50固定连接的PCB板70）而使照明单元50运动。步进电机可以是直线电机，直接输出为直线运动，也可以是旋转电机，通过运动转化机构如丝杆机构、曲柄连杆机构等将电机的旋转运动转化为直线运动而驱动凹面镜灯杯单元直线运动。步进电机还可以为气缸等。

以上实施例中，狩猎相机照明自动调节系统和摄像单元集成于同一狩猎相机中，两者通过微处理器的处理协同工作。在其他一些实施例中，狩猎相机照明自动调节系统也可以是孤立的设备，独立于图像摄取设备之外，而图像摄取设备可以是数字式图像摄取设备或者是其他设备中不可分割的图像摄取单元；当图像摄取设备需要狩猎相机照明自动调节系统的配合时，可以将两者配合设置，由狩猎相机照明自动调节系统根据动物位置调节照明强度使图像摄取设备对动物进行拍摄。

本发明还提供一种狩猎相机照明自动调节方法，其采用如上所述的狩猎相机照明自动调节系统1，该方法包括步骤：

S10：热红外感应传感器10根据检测区域内的动物感应得到红外信号并将该红外信号传输至感应信号编码器20进行等级编码；

S20：微处理器30获取红外信号的等级编码值进行处理，并根据该等级编码值控制驱动单元40工作；

S30：驱动单元40带动照明单元50或凹面镜灯杯单元60运动使照明单元50靠近或远离凹面镜灯杯单元60的焦点位置。

该方法根据动物红外信号强度进行处理改变照明单元与凹面镜灯杯单元焦点位置之间的距离，从而改变照明单元的光照范围，使动物所在区域得到最佳的照明强度，便于获取清楚的图像。

进一步地，在该方法中，还对环境温度进行检测并将温度实测值传送至所述微处理器，微处理器中还预先存储温度-红外信号强度曲线；其中，环境温度的检测可以通过温度传感器来实现。在步骤S20中，微处理器30根据所述温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对所述红外信号的等级编码值进行校正，再根据校正后的结果控制驱动单元40的工作。通过该步骤修正了温度对红外信号强度的影响，使获得的结果更精确。

此外，在步骤S10中，当热红外感应传感器检测到多个红外信号时，感应信号编码器20对多个红外信号进行等级编码，将最大等级编码值输出给微处理器30。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种狩猎相机照明自动调节系统，包括运动红外检测单元、微处理器、驱动单元、照明单元，所述运动红外检测单元包括热红外感应传感器，其特征在于，该系统还包括凹面镜灯杯单元；

所述运动红外检测单元还包括用于对热红外感应传感器检测到的红外信号进行等级编码的感应信号编码器，所述感应信号编码器的输入端连接所述热红外感应传感器；

所述微处理器的输入端连接所述感应信号编码器的输出端，微处理器的输出端连接所述驱动单元而控制驱动单元作动；

所述照明单元设置于所述凹面镜灯杯单元的主光轴上，所述驱动单元连接并驱动所述照明单元或所述凹面镜灯杯单元，使得两者在沿凹面镜灯杯单元的主光轴方向上可相对运动；

所述热红外感应传感器在有动物进入其检测区域时感应得到红外信号，该红外信号由所述感应信号编码器进行等级编码，微处理器根据所述红外信号的等级编码值控制驱动单元工作，带动照明单元或凹面镜灯杯单元运动使照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置。

2.根据权利要求1所述的狩猎相机照明自动调节系统，其特征在于：还包括环境温度检测单元，所述环境温度检测单元电连接所述微处理器，所述微处理器内存储有温度-红外信号强度曲线，所述微处理器根据环境温度检测单元的温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对所述红外信号的等级编码值进行校正再根据校正后的结果控制所述驱动单元的工作。

3.根据权利要求1所述的狩猎相机照明自动调节系统，其特征在于：所述感应信号编码器包括依次电连接的运放单元、温度校正单元、运算单元和逻辑控制单元，所述运放单元的输入端连接所述热红外感应传感器，所述逻辑控制单元的输出端连接所述微处理器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的狩猎相机照明自动调节系统，其特征在于：所述凹面镜灯杯单元上设有通孔，所述照明单元穿过所述通孔固定设置于一PCB板上；

所述驱动单元为步进电机，所述步进电机的输出轴连接所述凹面镜灯杯单元，并在所述微处理器的控制下带动所述凹面镜灯杯单元沿其主光轴运动。

5.根据权利要求1-3任一项所述的狩猎相机照明自动调节系统，其特征在于：所述照明单元为LED灯或红外发光器件。

6.一种狩猎相机照明自动调节方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的狩猎相机照明自动调节系统，所述方法包括步骤：

S10：热红外感应传感器根据检测区域内的动物感应得到红外信号并将该红外信号传输至感应信号编码器进行等级编码；

S20：微处理器获取红外信号的等级编码值进行处理，并根据该等级编码值控制驱动单元工作；

S30：驱动单元带动照明单元或凹面镜灯杯单元运动使照明单元靠近或远离凹面镜灯杯单元的焦点位置。

7.根据权利要求6所述的狩猎相机照明自动调节方法，其特征在于：还对环境温度进行检测并将温度实测值传送至所述微处理器，所述微处理器中还预先存储温度-红外信号强度曲线；

在步骤S20中，微处理器根据所述温度实测值及所述温度-红外信号强度曲线对所述红外信号的等级编码值进行校正，再根据校正后的结果控制所述驱动单元的工作。

8.根据权利要求6所述的狩猎相机照明自动调节方法，其特征在于：

在步骤S10中，当热红外感应传感器检测到多个红外信号时，所述感应信号编码器对多个红外信号进行等级编码，将最大等级编码值输出给所述微处理器。

9.一种狩猎相机，其特征在于：包括摄像单元和如权利要求1-5任一项所述的狩猎相机照明自动调节系统，所述摄像单元与所述微处理器电连接。