CN104811596A - 一种用于摄像头的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摄像头的控制电路，涉及摄像头领域，所述控制电路包括：LED照明灯通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光，照射到被测物体后产生反射光，所述反射光照射到图像传感器中；所述图像传感器接收反射光，并传换成视频信号传输至视频采集卡；所述视频采集卡将所述视频信号转换成数字图像信号传输至计算机中；所述计算机获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，所述计算机输出图像。本发明节省了照明能量，并且大幅度提高了图像的清晰度；不必对现有图像传感器进行大幅度改装，节省了施工成本。

Description

一种用于摄像头的控制电路

技术领域

本发明涉及摄像头领域，尤其涉及一种用于摄像头的控制电路。

背景技术

摄像已经不限于个人的娱乐生活，也广泛地应用在各个领域，例如：遍布城市各个角落的安防摄像头，这些安防摄像头基本上依靠LED照明。

相比于LED的发光效率，以往的电光源不可同日而语，可以节省巨大的能量，但毕竟每个城市可能装备有数以十万计以上的安防摄像头以及相应的照明LED灯，其能量损耗依然惊人。

发明内容

本发明提供了一种用于摄像头的控制电路，本发明降低了摄像头的照明光源，并且提高了摄像的清晰度，详见下文描述：

一种用于摄像头的控制电路，包括：LED照明灯、图像传感器、视频采集卡和计算机，在所述图像传感器前设置有所述LED照明灯，所述图像传感器依次与所述视频采集卡和所述计算机连接；

所述LED照明灯通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光，照射到被测物体后产生反射光，所述反射光照射到所述图像传感器中；

所述图像传感器接收反射光，并传换成视频信号传输至所述视频采集卡；所述视频采集卡将所述视频信号转换成数字图像信号传输至所述计算机中；

所述计算机获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，所述计算机输出图像。

其中，所述对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号的步骤具体为：

$Y_i=\underset{j=0}{\overset{j=n-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{i-j}$

式中：Y_i为i时刻的输出图像帧；X_i－j为i－j时刻的输出图像帧；n为一个或若干个三角波或锯齿波周期内所述图像传感器得到的视频图像的帧数。

进一步地，所述图像传感器具体为：CCD图像传感器。

进一步地，所述图像传感器具体为：CMOS图像传感器。

进一步地，所述图像传感器具体为：阴极射线图像传感器。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过三角波或锯齿波电信号驱动LED照明灯，并通过计算机以一个或若干个三角波周期为时间长度对图像传感器得到的图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号。通过上述方案可以节省照明能量一半以上，并且大幅度提高了图像的清晰度；不必对现有图像传感器进行大幅度改装，节省了施工成本。

附图说明

图1为实施例1的一种用于摄像头的控制电路的结构示意图；

图2为实施例2的一种用于摄像头的控制电路的结构示意图；

图3为实施例3的一种用于摄像头的控制电路的结构示意图；

图4为实施例4的一种用于摄像头的控制电路的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：LED照明灯；       2：图像传感器；

3：视频采集卡；      4：计算机；

5：被测物体；        21：CCD图像传感器；

22：CMOS图像传感器； 23：阴极射线图像传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，一种用于摄像头的控制电路，包括：LED照明灯1、图像传感器2、视频采集卡3和计算机4。在图像传感器2前设置有LED照明灯1，图像传感器2依次与视频采集卡3和计算机4连接。

其中，LED照明灯1通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光F，照射到被测物体5后产生反射光S，反射光S照射到图像传感器2中，图像传感器2接收反射光，并传换成视频信号传输至视频采集卡3；视频采集卡3将视频信号转换成数字图像信号传输至计算机4中，计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度(通常为几帧到几十帧的时间，根据实际应用中的需要进行设定)内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，计算机4输出图像。

$Y_i=\underset{j=0}{\overset{j=n-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{i-j}$

式中：Y_i为i时刻的输出图像帧；X_i－j为i－j时刻的输出图像帧；n为一个或若干个三角波或锯齿波周期内图像传感器2得到的视频图像的帧数。

由于LED的光强与激励的电流成正比，而三角波或锯齿波的面积(电流或电压的有效值)是同等强度直流的一半，因而采用本方案可以节省一半的照明能量。

对幅值为x的被采样值，如果在一定的时间内均匀采样N(>>1)点并进行平均，得到的平均值是

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[x_i\right]=\frac{1}{N}N\left(\right[x]+{\mathrm{\Δx}}_i)=\left[x\right]+{\mathrm{\Δx}}_i---\left(1\right)$

其中，[x]是模数转换器对x进行量化，也即按四舍五入圆整得到的正整数。x_i是第i点的幅值，[x_i]是模数转换器对x_i进行量化，也即按四舍五入圆整得到的正整数。

(1)式表明，对一个比较“干净”的信号采样多次进行平均，并不能提高其精度，所得到的平均值的误差与单次采样的误差相同，为Δx_i。

如果对幅值为x的被采样锯齿波，同样在一定的时间内均匀采样N(>>1)点并进行平均，得到的平均值是

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[x_i\right]=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[m_i+{\mathrm{\Δx}}_i]---\left(2\right)$

其中，x_i＝m_i+Δx_i，m_i＝[x_i]。也即m_i是圆整得到正整数，而Δx_i是被四舍五入后丢去的“随机”误差。

(2)式可以进一步利用等差级数求和公式得到：

$\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{m}_i+\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δx}}_i=\frac{1}{N}\frac{1}{2}(0+[x\left]\right)N+\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δx}}_i\\ =\frac{1}{2}\left[x\right]+\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δx}}_i\end{array}---\left(3\right)$

(3)式中的前一项是量化后的值，虽然比(1)式的结果小了一半，但按照误差理论，一个数据的精度并不因乘以一个固定非零常数而改变。但后面一项中是零均值的随机数，相比(1)式中的要降低倍，因此，对锯齿波或三角波激励信号进行过采样后同样可以得到提高精度的效果，且不需要另外加高频扰动信号。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

实施例2

参见图2，一种用于摄像头的控制电路，该控制电路与实施例1的区别在于图像传感器2具体为CCD图像传感器21，即该控制电路包括：LED照明灯1、CCD图像传感器21、视频采集卡3和计算机4。在图像传感器2前设置有LED照明灯1，CCD图像传感器21依次与视频采集卡3和计算机4连接。

其中，LED照明灯1通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光F，照射到被测物体5后产生反射光S，反射光S照射到CCD图像传感器21中，CCD图像传感器21接收反射光，并传换成视频信号传输至视频采集卡3；视频采集卡3将视频信号转换成数字图像信号传输至计算机4中，计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度(通常为几帧到几十帧的时间，根据实际应用中的需要进行设定)内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，计算机4输出图像。

本发明实施例中的计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号的处理步骤与实施例1相同，本发明实施例在此不做赘述。

由于LED的光强与激励的电流成正比，而三角波或锯齿波的面积(电流或电压的有效值)是同等强度直流的一半，因而采用本方案可以节省一半的照明能量。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

实施例3

参见图3，一种用于摄像头的控制电路，该控制电路与实施例1的区别在于图像传感器2具体为CMOS图像传感器22，即该控制电路包括：LED照明灯1、CMOS图像传感器22、视频采集卡3和计算机4。在图像传感器2前设置有LED照明灯1，CMOS图像传感器22依次与视频采集卡3和计算机4连接。

其中，LED照明灯1通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光F，照射到被测物体5后产生反射光S，反射光S照射到CMOS图像传感器22中，CMOS图像传感器22接收反射光，并传换成视频信号传输至视频采集卡3；视频采集卡3将视频信号转换成数字图像信号传输至计算机4中，计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度(通常为几帧到几十帧的时间，根据实际应用中的需要进行设定)内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，计算机4输出图像。

本发明实施例中的计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号的处理步骤与实施例1相同，本发明实施例在此不做赘述。

由于LED的光强与激励的电流成正比，而三角波或锯齿波的面积(电流或电压的有效值)是同等强度直流的一半，因而采用本方案可以节省一半的照明能量。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

实施例4

参见图4，一种用于摄像头的控制电路，该控制电路与实施例1的区别在于图像传感器2具体为阴极射线图像传感器23，即该控制电路包括：LED照明灯1、阴极射线图像传感器23、视频采集卡3和计算机4。在图像传感器2前设置有LED照明灯1，阴极射线图像传感器23依次与视频采集卡3和计算机4连接。

其中，LED照明灯1通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光F，照射到被测物体5后产生反射光S，反射光S照射到阴极射线图像传感器23中，阴极射线图像传感器23接收反射光，并传换成视频信号传输至视频采集卡3；视频采集卡3将视频信号转换成数字图像信号传输至计算机4中，计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度(通常为几帧到几十帧的时间，根据实际应用中的需要进行设定)内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，计算机4输出图像。

本发明实施例中的计算机4获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号的处理步骤与实施例1相同，本发明实施例在此不做赘述。

由于LED的光强与激励的电流成正比，而三角波或锯齿波的面积(电流或电压的有效值)是同等强度直流的一半，因而采用本方案可以节省一半的照明能量。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于摄像头的控制电路，包括：LED照明灯、图像传感器、视频采集卡和计算机，在所述图像传感器前设置有所述LED照明灯，所述图像传感器依次与所述视频采集卡和所述计算机连接；其特征在于，

所述LED照明灯通过三角波或锯齿波电信号驱动，产生一束三角波或锯齿波形照明光，照射到被测物体后产生反射光，所述反射光照射到所述图像传感器中；

所述图像传感器接收反射光，并传换成视频信号传输至所述视频采集卡；所述视频采集卡将所述视频信号转换成数字图像信号传输至所述计算机中；

所述计算机获取一个或若干个三角波或锯齿波周期的各帧图像，并对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号，所述计算机输出图像。

2.根据权利要求1所述的一种用于摄像头的控制电路，其特征在于，所述对时间长度内各帧图像进行滑动帧累加平均，得到灰阶更高的图像信号的步骤具体为：

$Y_i=\underset{j=0}{\overset{j=n-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{i-j}$

式中：Y_i为i时刻的输出图像帧；X_i－j为i－j时刻的输出图像帧；n为一个或若干个三角波或锯齿波周期内所述图像传感器得到的视频图像的帧数。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于摄像头的控制电路，其特征在于，所述图像传感器具体为：CCD图像传感器。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于摄像头的控制电路，其特征在于，所述图像传感器具体为：CMOS图像传感器。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于摄像头的控制电路，其特征在于，所述图像传感器具体为：阴极射线图像传感器。