CN103415108B - 捷变频窄脉冲光发生器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捷变频窄脉冲光发生器及控制方法，包括壳体，设于壳体内的窄脉冲信号发生器、晶体管MOSFET、灯板，设于灯板前表面上的若干个LED发光块，设于壳体前部的灯罩和设于灯板上的散热结构，散热结构露出壳体之外；窄脉冲信号发生器与晶体管MOSFET电连接，晶体管MOSFET的漏极D分别与各个LED发光块电连接；窄脉冲信号发生器与摄像机电连接。本发明具有可用于录像补光和抓拍补光；补光与频闪信号或抓拍信号的同步性好，拍摄的图像清晰度高；补光亮度高，使用寿命长的特点。<!--1-->

Description

捷变频窄脉冲光发生器及控制方法

技术领域

本发明涉及高清、高速摄像检测或监控技术领域，尤其是涉及一种光照强度高、适用于录像、抓拍并且使用寿命长的捷变频窄脉冲光发生器及控制方法。

背景技术

智能交通中所要检测、监控的目标是行驶中的车辆，要求获得车型、车牌、颜色、驾驶员人脸、车速、违章过程以及时间、地点。需要解决的技术难题主要为：一、如何获得高清晰图像；二、如何解决动态目标的图像模糊；三、夜间如何补光。

夜间摄像一定要补光，这已成为业界共识。补光装置主要有氙灯脉冲补光和LED灯补光，前者光照强度足够，寿命也可以接受，但是不能用于连续闪光录像的补光；后者用得较多的是24颗3W的LED灯，缺点是光照强度不够，录像时不能做到每帧图像都清晰，不能表达人脸像，智能化程度不够。

中国专利授权公开号：CN101957539A，授权公开日2011年1月26日，公开了一种监控补光方法，监控设备的补光源包括至少两组照射角度不同的子光源；所述方法包括：获取所述监控设备与目标物体之间的距离和监控设备的倍率；根据预置条件选择开启与所述距离和倍率匹配的子光源进行补光。不足之处是，该发明的监控补光方法每次闪光的时刻与频闪信号不同步，导致拍摄的图像不清晰。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的补光装置的不能连续闪光，光照强度不够，录像时不能做到每帧图像都清晰的不足，提供了一种光照强度高、适用于录像、抓拍并且使用寿命长的捷变频窄脉冲光发生器及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种捷变频窄脉冲光发生器，包括壳体，设于壳体内的窄脉冲信号发生器、晶体管MOSFET、灯板，设于灯板前表面上的若干个LED发光块，设于壳体前部的灯罩和设于灯板上的散热结构，散热结构露出壳体之外；窄脉冲信号发生器与晶体管MOSFET电连接，晶体管MOSFET的漏极D分别与各个LED发光块电连接；窄脉冲信号发生器与摄像机电连接。

本发明的捷变频窄脉冲光发生器采用了若干个120W的LED发光块，散热结构为LED发光块散热，窄脉冲信号发生器产生与摄像机的频闪信号或抓拍频率相同的窄脉冲信号，窄脉冲信号通过晶体管MOSFET激发LED发光块发射出高光照强度的窄脉冲光。本发明的捷变频窄脉冲光发生器发出的光涵盖可见光、红外光、不可见光和x射线等。

本发明的捷变频窄脉冲光发生器既可以用于监控录像的补光，又可以用于抓拍图像（表达人脸像）的补光，能够使录像得到的每帧图像都清晰。用于智能交通中时，本发明的捷变频窄脉冲光发生器可以为多个车道进行补光；由于采用捷变频窄脉冲光技术，本发明的捷变频窄脉冲光发生器的耗电功率大大下降，功耗仅为70W。

因此，本发明具有如下优点：

一机多功能：在智能交通的卡口项目中，由本发明的捷变频窄脉冲光发生器与200万像素的高清摄像机组成的系统具有：视频检测、录像和抓拍功能，能够清晰拍摄人脸、车型、车牌、颜色，车牌自动识别率≥95%。

一机管多个车道：在车辆闯红灯项目中，由本发明的捷变频窄脉冲光发生器与500万像素的高清摄像机组成的系统具有：可以管多个车道，有视频触发、录像、抓拍等功能，能够完整再现违章的过程，清晰拍摄车型、车牌、颜色，车牌自动识别率≥95%。

超高光照强度的窄脉冲光使摄像机能够清晰拍摄高速行驶车辆内驾驶员脸像。

“冻结能力”强，微秒量级的光脉冲，既是补光，又是“光快门”，消除动态目标图像的“像移”。

与频闪信号同步的瞬间脉冲光和与抓拍信号同步的脉冲光的脉冲宽度不同，具有大、小脉冲光功能，分别用于拍摄驾驶员人脸和车牌图像，车牌自动识别率达到95%以上。

脉冲光具有编码功能，能够适应各种变速运动目标的测量。

适用于对动态目标录像，使拍摄的每帧图像都清晰。

能与摄像频率10帧/秒至3000帧/秒的高清摄像机同步补光，获得高清图像的正确曝光。

作为优选，所述窄脉冲信号发生器包括控制器和分别与控制器电连接的频闪信号接收模块、抓拍信号接收模块和窄脉冲信号输出模块；壳体上设有光照度传感器，灯板上设有温度传感器，光照度传感器和温度传感器分别与控制器电连接；频闪信号接收模块和抓拍信号接收模块分别与摄像机电连接。

作为优选，所述散热结构包括设于灯板后表面上并与灯板垂直连接的若干个矩形环状金属管，灯板的外表面上设有两个开口面向灯板的U形固定杆，两个固定杆上设有若干个平行排列的散热片，散热片分别与各个金属管的远离灯板的端管垂直连接，金属管内有液体。

液体为蒸馏水，蒸馏水在靠近灯板一端气化，在靠近散热片一端冷凝，从而将灯板的热量散发出去。

金属管和灯板的接触部位为热端，金属管和散热片接触部位为冷端。工作时，金属管内的液体在热端气化，带走热量，流动到冷端，在冷端，经散热片散热，气体又液化成液体，沿金属管内壁流回到热端，形成循环。

作为优选，所述金属管上缠绕有冷却管，冷却管呈螺旋状，冷却管两端分别与储水箱相连接，储水箱内设有冷却水，储水箱上设有用于带动冷却水在冷却管和储水箱内循环流动的水泵。

冷却管的设置进一步加快了热量散发的速度，使LED灯珠在满足高光照强度的同时，有较长的寿命。

作为上述方案的替代方案，所述散热结构包括设于灯板内的若干个平行排列的散热铜管、设于灯板内并分别与散热铜管一端相连通的进水铜管和设于灯板内并分别与散热铜管另一端相连通的出水铜管；出水铜管上设有抽气泵，进水铜管与散热铜管的交接部位设有水雾化喷嘴，进水铜管和出水铜管分别与储水箱相连接，储水箱内设有冷却水，储水箱上设有用于带动冷却水在散热铜管、进水铜管、出水铜管和储水箱内循环流动的水泵。

水雾化喷嘴及设于出水铜管上的抽气泵，使从进水铜管流入散热铜管内的水变成雾化水汽，雾化水汽更好的吸收了灯板内的热量，并转变成水，热量随水从出水铜管循环入储水箱内；该散热结构能够将灯板内热量很好地散发出去，从而使LED灯珠在满足高光照强度的同时，有较长的寿命。

作为优选，LED发光块为3个，LED发光块包括80至120个LED灯珠，LED灯珠的工作电流为1.5A至2.1A。8至10个LED灯珠为一组，组内的LED灯组串联，各组之间相互并联。

本发明的LED灯珠的工作电流为普通的LED灯珠工作电流的5至6倍，从而确保LED发光块有很高的发光功率，发出高强度的光，确保补光效果。

一种捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，包括如下步骤：

（7-1）在控制器中设定标准温度范围和标准光照强度范围，温度传感器检测灯板的温度，光照度传感器检测环境光照强度，检测的温度值和光照强度值传输到控制器中；

（7-2）控制器将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器将检测到的光照强度值与标准光照强度范围进行比较；当检测的温度值＜标准温度范围的下限值，并且检测的光照强度值＜标准光照强度范围的下限值，转入（7-3）；

（7-3）当频闪信号接收模块接收到摄像机的频闪信号或抓拍信号接收模块接收到摄像机的抓拍信号时，控制器产生与频闪信号或抓拍信号相同频率的窄脉冲信号，窄脉冲信号输入到窄脉冲信号输出模块中。

与频闪信号相对应的窄脉冲信号的脉冲宽度范围为20us至1000us，与抓拍信号相对应的脉冲宽度范围为20us至2000us。

窄脉冲信号从窄脉冲信号输出模块输入到晶体管MOSFET的G极， 晶体管MOSFET有脉冲时导通，无脉冲时截止；

LED发光块在有脉冲时发射出光照强度平均值为400勒克斯至500勒克斯，光脉冲频率和脉宽与窄脉冲信号相同的光；

（7-4）当检测的温度值≥标准温度范围的上限值，或检测的光照强度值≥标准光照强度范围的上限值时，则控制器继续将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器继续将检测到的光照强度值与标准光照强度范围进行比较；

当检测的温度值＜标准温度范围的下限值，并且检测的光照强度值＜标准光照强度范围的下限值时，转入（7-3）。

本发明的控制方法确保LED发光块与摄像机的频闪信号和抓拍信号同频补光，从而确保拍摄图像的清晰度；并且，温度传感器的设置确保了LED发光块的安全性，光照度传感器的设置使环境光照强度高时，LED发光块不发光，从而减少了电能的消耗。

作为优选，所述步骤（7-3）中频闪信号接收单元接收到的频闪信号或抓拍信号的频率为8至3000hz。

作为优选，所述标准温度范围为70℃至80℃。

作为优选，标准光照强度范围为400勒克斯至500勒克斯。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）可用于录像补光和抓拍补光；（2）补光与频闪信号或抓拍信号的同步性好，拍摄的图像清晰度高；（3）降低了电能消耗；（4）补光光照强度高，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图；

图2是本发明的散热结构的一种结构示意图；

图3是本发明的灯板的一种结构示意图；

图4是本发明的散热结构的第二种结构示意图。

图中：壳体1、窄脉冲信号发生器2、晶体管MOSFET 3、LED发光块4、摄像机5、控制器6、频闪信号接收模块7、抓拍信号接收模块8、窄脉冲信号输出模块9、光照度传感器10、温度传感器11、金属管12、散热片13、散热铜管15、进水铜管16、出水铜管17、水雾化喷嘴18、抽气泵19、灯板20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种捷变频窄脉冲光发生器，包括壳体1，设于壳体内的窄脉冲信号发生器2、晶体管MOSFET 3、灯板20，设于灯板前表面上的3个LED发光块4，设于壳体前部的灯罩和设于灯板上的散热结构，散热结构露出壳体之外；窄脉冲信号发生器与晶体管MOSFET电连接，晶体管MOSFET的漏极D分别与各个LED发光块电连接；窄脉冲信号发生器与摄像机5电连接。

窄脉冲信号发生器包括控制器6和分别与控制器电连接的频闪信号接收模块7、抓拍信号接收模块8和窄脉冲信号输出模块9；壳体上设有光照度传感器10，灯板上设有温度传感器11，光照度传感器和温度传感器分别与控制器电连接；频闪信号接收模块和抓拍信号接收模块分别与摄像机电连接。

如图2所示，所述散热结构包括设于灯板后表面上并与灯板垂直连接的3个矩形环状金属管12，灯板的外表面上设有两个开口面向灯板的U形固定杆，两个固定杆上设有平行排列的散热片13，散热片分别与3个金属管的远离灯板的端管垂直连接，金属管内有蒸馏水。本实施例中的金属管采用紫铜管。

金属管上缠绕有冷却管，冷却管呈螺旋状，冷却管两端分别与储水箱相连接，储水箱内设有冷却水，储水箱上设有用于带动冷却水在冷却管和储水箱内循环流动的水泵。

LED发光块包括80至120个LED灯珠，LED灯珠的工作电流为2A；LED发光块的工作电流为20A。

一种捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，包括如下步骤：

步骤100，在控制器中设定标准温度范围为70℃至80℃和标准光照强度范围为400勒克斯至500勒克斯，温度传感器检测灯板的温度，光照度传感器检测环境光照强度，检测的温度值和光照强度值传输到控制器中；

步骤200，控制器将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器将检测到的光照强度值与标准光照强度范围进行比较；当检测的温度值＜标准温度范围的下限值，并且检测的光照强度值＜标准光照强度范围的下限值，转入步骤300；

步骤300，当频闪信号接收模块接收到2500hz的摄像机的频闪信号或抓拍信号接收模块接收到摄像机的抓拍信号时，控制器产生与频闪信号或抓拍信号相同频率的窄脉冲信号，窄脉冲信号输入到窄脉冲信号输出模块中；

窄脉冲信号从窄脉冲信号输出模块输入到晶体管MOSFET的G极， 晶体管MOSFET有脉冲时导通，无脉冲时截止；

LED发光块在有脉冲时发射出光照强度平均值为400勒克斯至500勒克斯，光脉冲频率和脉宽与窄脉冲信号相同的光；

步骤400，当检测的温度值≥标准温度范围的上限值，或检测的光照强度值≥标准光照强度范围的上限值时，则控制器继续将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器继续将检测到的光照强度值与标准光照强度范围进行比较；

当检测的温度值＜标准温度范围的下限值，并且检测的光照强度值＜标准光照强度范围的下限值时，转入步骤300。

实施例2，实施例2中的散热结构之外的其它结构部分与实施例1中相同，实施例2中的步骤部分与实施例1中相同。

如图3、图4所示，散热结构包括设于灯板内的平行排列的散热铜管15、设于灯板内并分别与散热铜管一端相连通的进水铜管16和设于灯板内并分别与散热铜管另一端相连通的出水铜管17；出水铜管上设有抽气泵19，进水铜管与散热铜管的交接部位设有水雾化喷嘴18，进水铜管和出水铜管分别与储水箱相连接，储水箱内设有冷却水，储水箱上设有用于带动冷却水在散热铜管、进水铜管、出水铜管和储水箱内循环流动的水泵。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，其特征是，所述捷变频窄脉冲光发生器包括壳体（1），设于壳体内的窄脉冲信号发生器（2）、晶体管MOSFET（3）、灯板（20），设于灯板前表面上的若干个LED发光块（4），设于壳体前部的灯罩和设于灯板上的散热结构，散热结构露出壳体之外；窄脉冲信号发生器与晶体管MOSFET电连接，晶体管MOSFET的漏极D分别与各个LED发光块电连接；窄脉冲信号发生器与摄像机（5）电连接；

所述控制方法包括如下步骤：

（1-1）在控制器中设定标准温度范围和标准光照强度范围，温度传感器检测灯板的温度，光照度传感器检测环境亮度，检测的温度值和亮度值传输到控制器中；

（1-2）控制器将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器将检测到的亮度值与标准光照强度范围进行比较；当检测的温度值＜标准温度范围的下限值，并且检测的亮度值＜标准光照强度范围的下限值，转入（1-3）；

（1-3）当频闪信号接收模块接收到摄像机的频闪信号或抓拍信号接收模块接收到摄像机的抓拍信号时，控制器产生与频闪信号或抓拍信号相同频率的窄脉冲信号，窄脉冲信号输入到窄脉冲信号输出模块中；

窄脉冲信号从窄脉冲信号输出模块输入到晶体管MOSFET的G极， 晶体管MOSFET有脉冲时导通，无脉冲时截止；

LED发光块在有脉冲时发射出光照强度平均值为400勒克斯至500勒克斯，光脉冲频率和脉宽与窄脉冲信号相同的光；

（1-4）当检测的温度值≥标准温度范围的上限值，或检测的亮度值≥标准光照强度范围的上限值时，则控制器继续将检测到的温度值与标准温度范围进行比较，控制器继续将检测到的亮度值与标准光照强度范围进行比较；

当检测的温度值低于标准温度范围的下限值，并且检测的亮度值低于标准光照强度范围的下限值时，转入（1-3）。

2.根据权利要求1所述的捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，其特征是，所述步骤（1-3）中频闪信号接收单元接收到的频闪信号或抓拍信号的频率为8至3000hz。

3.根据权利要求1所述的捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，其特征是，所述标准温度范围为70℃至80℃。

4.根据权利要求1或2或3所述的捷变频窄脉冲光发生器的控制方法，其特征是，标准光照强度范围为400勒克斯至500勒克斯。