CN103354611A - 一种可基于zoran芯片的智能数码相机系统 - Google Patents

Abstract

一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，该系统具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围，适用于安防监控领域，该系统包括：DSP处理功能模块，包含DSP处理芯片、CMOS传感器芯片、光学成像透镜、SDRAM和FLASH存储芯片、SD卡接口、USB接口等部件；PIR触发模块，包含PIR感测器、信号放大器、信号整形器；MCU控制功能模块，连接前端PIR触发模块和后端DSP处理功能模块，主要包含主控制MCU、光敏检测电路、夜视功能模块以及用户操作界面，用于控制整个系统的工作。

Description

一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统

技术领域

本发明属于红外信号处理技术领域，具体涉及一种基于ZORAN主芯片的具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围的智能数码相机系统。 

背景技术

本发明设计并实现了一个可应用在野外狩猎、安防监控等领域，需要日夜自动感应拍摄记录的数码拍照摄像系统。目前市场上充斥着各种各样的数码相机产品，这些产品一般都是手动触发拍照的方式，需要人为手动操作以及开机时间过长等缺点，没有红外自动感应和红外夜间照明模组，所以一般也不具备红外自动感应和红外夜视功能。本文介绍的智能数码相机系统是在普通数码相机的基础上对硬件进行改进和对软件进行优化设计，以满足特殊领域的特殊应用。传统数码相机需要用户手动拍照，不适用于户外监控。在硬件设计上，为实现自动感应触发和夜视功能，在系统设增加了自动感应触发和夜视功能这两个模块。自动触发模块有足够的灵敏度，而在暗态环境下，智能数码相机系统会打开夜视功能模块，使暗环境下拍得清晰的图片或视频，实现系统的全天候应用。其中夜视功能模块采用红外灯，波长为940纳米，相对现有的监控相机人眼观察不到红光，不易被监控目标觉察，更加适用于监控及相关领域。 

发明内容

本的发明目的是提供一种基于ZORAN主芯片的具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围的智能数码相机系统。 

实现本发明目的的技术方案是：一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，该系统具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围，适用于安防监控领域，该系统包括： 

DSP处理功能模块，包含DSP处理芯片、CMOS传感器芯片、光学成像透镜、SDRAM和FLASH存储芯片、SD卡接口、USB接口等部件；

PIR触发模块，包含PIR感测器、信号放大器、信号整形器；

MCU控制功能模块，连接前端PIR触发模块和后端DSP处理功能模块，主要包含主控制MCU、光敏检测电路、夜视功能模块以及用户操作界面，用于控制整个系统的工作。

作为本发明的进一步改进，所述PIR传感器前端为菲涅尔透镜，用于调整红外探测的距离和方位，PIR传感器后端为信号放大器和信号整形器将微弱信号进行两级放大，放大后的信号被信号整形器整形。 

作为本发明的进一步改进，所述自动感应触发模块，采用一个灵敏度较高的光敏电阻电路来实时监测周围环境的亮度，当主控制MCU检测到周围环境亮度偏低时，自动开启夜视功能模块，红外LED辅助照明阵列点亮发出红外光，同时启动红外滤光切换装置，将红外滤光片移开，使红外光透过达到CMOS传感器，完成夜间红外成像。 

作为本发明的进一步改进，所述MCU控制功能模块中自动曝光控制执行下列步骤： 

 （1）初始化前次搜索方向和当前搜索方向，将曝光值EV表格指针指向中间项；

 （2）根据当前测光值Yc及ΔY的定义式，求出ΔY并记录当前的搜索方向；

 （3）比较当前的搜索方向和前次的搜索方向，如果发现搜索方向有改变，将搜索步长设为1；如果搜索方向没有改变，根据ΔY查找搜索步长表得到对应的搜索步长，重复第二步直至ΔY等于0。

作为本发明的进一步改进，所述MCU控制功能模块中自动白平衡调整执行下列步骤： 

（1）假设图像的R、G、B三个分量的平均值分别为Rav、Gav、Bav，利用“灰度世界假设”，得到三个调整系数分别为Gain_Rav、Gain_Gav、Gain_Bav： 

${\mathrm{Gain}}_{R_{\mathrm{av}}}=\max (R_{\mathrm{av}},G_{\mathrm{av}},B_{\mathrm{av}})/R_{\mathrm{av}}$

${\mathrm{Gain}}_{G_{\mathrm{av}}}=\max (R_{\mathrm{av}},G_{\mathrm{av}},B_{\mathrm{av}})/G_{\mathrm{av}}$

${\mathrm{Gain}}_{B_{\mathrm{av}}}=\max (R_{\mathrm{av}},G_{\mathrm{av}},B_{\mathrm{av}})/B_{\mathrm{av}}$

（2）R、G、B通过增益校正后，得到的图像为： 

$R^{\′}={\mathrm{Gain}}_{R_{\mathrm{av}}}*R$

$G^{\′}={\mathrm{Gain}}_{G_{\mathrm{av}}}*G$

$B^{\′}={\mathrm{Gain}}_{B_{\mathrm{av}}}*B$

（3）循环上述步骤直到实现白平衡。 

作为本发明的进一步改进，所述MCU控制功能模块中，在响应红外触发方面，模块能根据有效探测范围内的温度变化程度来判断是否有目标出现，如果温度变化超出阀值，模块输出低电平，MCU控制模块探测到电平被拉低则启动后端DSP处理模块执行拍照或录像任务。 

本发明设计并实现了一个智能数码相机系统。通过在硬件上添加红外感应自动触发模块及夜视功能模块，使该相机系统可以应用于全天候监控；同时在ZORAN芯片中上实现自动曝光控制算法和自动白平衡算法，以达到较好的照相效果。 

本发明的有益效果在于： 

（1）本方法具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围，适用于安防监控领域；

（2）功能人性化：用户设置的功能相对简单，用户可通过系统提供的用户界面完成工作模式、当前日期时间、最小感应触发间隔、白天/夜间/全天候监控等功能的基本设置；

（3）在ZORAN芯片中上实现自动曝光控制算法和自动白平衡算法，以达到较好的照相效果。

附图说明

图1是本发明实施例1一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统结构示意图； 

图2是本发明实施例1一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统自动感应触发模块原理图；

图3是本发明实施例1一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统夜视功能模块原理图；

图4是本发明实施例1一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统自动曝光过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。 

如图1所示，一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，该系统具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围，适用于安防监控领域，该系统包括： 

DSP处理功能模块，包含DSP处理芯片、CMOS传感器芯片、光学成像透镜、SDRAM和FLASH存储芯片、SD卡接口、USB接口等部件；

PIR触发模块，包含PIR感测器、信号放大器、信号整形器；

MCU控制功能模块，连接前端PIR触发模块和后端DSP处理功能模块，主要包含主控制MCU、光敏检测电路、夜视功能模块以及用户操作界面，用于控制整个系统的工作。

PIR传感器前端为菲涅尔透镜，用于调整红外探测的距离和方位。PIR传感器后端为信号放大器和信号整形器，如图2，从PIR出来的信号十分微弱，信号放大器将微弱信号进行两级放大，放大后的信号被信号整形器整形。模块能根据有效探测范围内的温度变化判断是否有目标出现，如果温度变化超出阀值，模块输出低电平，MCU控制模块探测到电平被拉低则启动后端DSP处理模块执行拍照或录像任务。 

能数码相机系统采用一个灵敏度较高的光敏电阻电路来实时监测周围环境的亮度，由光敏检测电路、主控制MCU、红外辅助照明系统、红外滤光片切换装置共同形成了夜视功能模块，如图3，当主控制MCU检测到周围环境亮度偏低时，自动开启夜视功能模块，红外LED辅助照明阵列点亮发出红外光，由于红外光无法透过镜头后端的红外滤光片，所以需要设计红外滤光切换装置，将红外滤光片移开，使红外光透过达到CMOS传感器，完成夜间红外成像。 

图4是本发明实施例1一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统自动曝光过程示意图，在DSP芯片（ZORAN COACH6）中，主要的工作在于自动曝光控制以及自动白平衡控制，自动曝光的目的在于通过调整成像系统（包括光圈大小，快门速度和CMOS的增益系数）来获取较佳的图像亮度，如图4。 

自动曝光执行下列步骤： 

 （1）初始化前次搜索方向和当前搜索方向，将曝光值EV表格指针指向中间项；

 （2）根据当前测光值Yc及ΔY的定义式，求出ΔY并记录当前的搜索方向；

 （3）比较当前的搜索方向和前次的搜索方向，如果发现搜索方向有改变，将搜索步长设为1；如果搜索方向没有改变，根据ΔY查找搜索步长表得到对应的搜索步长，重复第二步直至ΔY等于0。

自动白平衡调整执行下列步骤： 

 （1）假设图像的R、G、B三个分量的平均值分别为Rav、Gav、Bav，利用“灰度世界假设”，得到三个调整系数分别为Gain_Rav、Gain_Gav、Gain_Bav：

 （2）R、G、B通过增益校正后，得到的图像为：

 （3）循环上述步骤直到实现白平衡。

Claims (7)

1.一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，该系统具有自动触发拍照功能及夜视功能，能够全天候自动监控目标范围，适用于安防监控领域，该系统包括： 

DSP处理功能模块，包含DSP处理芯片、CMOS传感器芯片、光学成像透镜、SDRAM和FLASH存储芯片、SD卡接口、USB接口等部件； 

PIR触发模块，包含PIR感测器、信号放大器、信号整形器； 

MCU控制功能模块，连接前端PIR触发模块和后端DSP处理功能模块，主要包含主控制MCU、光敏检测电路、夜视功能模块以及用户操作界面，用于控制整个系统的工作。 

2.根据权利要求1所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述该微处理器单元（MCU）采用SONIX2808芯片，所述DSP采用ZORANCOACH6芯片。 

3.根据权利要求1或2所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述PIR传感器前端为菲涅尔透镜，用于调整红外探测的距离和方位，PIR传感器后端为信号放大器和信号整形器将微弱信号进行两级放大，放大后的信号被信号整形器整形。 

4.根据权利要求1或2所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述自动感应触发模块，采用一个灵敏度较高的光敏电阻电路来实时监测周围环境的亮度，当主控制MCU检测到周围环境亮度偏低时，自动开启夜视功能模块，红外LED辅助照明阵列点亮发出红外光，同时启动红外滤光切换装置，将红外滤光片移开，使红外光透过达到CMOS传感器，完成夜间红外成像。 

5.根据权利要求1或2所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述MCU控制功能模块中自动曝光控制执行下列步骤： 

（1）初始化前次搜索方向和当前搜索方向，将曝光值EV表格指针指向中间项； 

（2）根据当前测光值Yc及ΔY的定义式，求出ΔY并记录当前的搜索方向； 

（3）比较当前的搜索方向和前次的搜索方向，如果发现搜索方向有改变，将搜索步长设为1；如果搜索方向没有改变，根据ΔY查找搜索步长表得到对应的搜索步长，重复第二步直至ΔY等于0。 

6.根据权利要求1或2所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述MCU控制功能模块中自动白平衡调整执行下列步骤： 

（1）假设图像的R、G、B三个分量的平均值分别为Rav、Gav、Bav，利用“灰度世界假设”，得到三个调整系数分别为Gain_Rav、Gain_Gav、Gain_Bav： 

（2）R、G、B通过增益校正后，得到的图像为： 

（3）循环上述步骤直到实现白平衡。 

7.根据权利要求1或2所述的一种可基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，其特征是，所述MCU控制功能模块中，在响应红外触发方面，模块能根据有效探测范围内的温度变化程度来判断是否有目标出现，如果温度变化超出阀值，模块输出低电平，MCU控制模块探测到电平被拉低则启动后端DSP处理模块执行拍照或录像任务。 

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