CN107820056A - 一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于智能相机技术领域，提供了一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，采用液体镜头将外界视角范围内的光源采集进该工业相机，并采用一定的方式将光源中包含的可见光和红外光分离，采用传感器组件将可见光和红外光分别转换为数字信号，并将所述数字信号分别发送到所述SOC；采用所述SOC发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并采用SOC对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；最后采用光纤组件对处理过后的数字信号进行光纤传输到远端；本发明提供的智能工业相机提高了采集的图像的质量，增加了光探测范围并实现了高清视频传输。

Description

一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机

技术领域

本发明属于智能相机技术领域，尤其涉及一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机。

背景技术

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机(摄像机)而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于CCD(ChargeCoupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

但是，现有的工业相机并不是很智能化；而且，拍出来的视频也存在失真和扭曲，光探测范围有限等等，需要进一步提高现有的工业相机的相关性能和应用范围。

发明内容

本发明提供一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，旨在提供一种智能化的工业相机来提高采集的图像的质量，增加光探测范围并能实现高清视频传输。

本发明提供了一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，沿光路方向依次包括：液体镜头、分光棱镜、传感器组件、片上系统SOC和光纤组件；其中，所述SOC与所述液体镜头连接；

所述液体镜头用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；

所述分光棱镜用于将所述光源中包含的可见光和红外光分离，分离后的所述可见光和所述红外光分别进入所述传感器组件；

所述传感器组件用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC；

所述SOC用于发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；

所述光纤组件用于对处理过后的数字信号进行光纤传输到远端。

进一步地，所述传感器组件包括可见光传感器和红外传感器，所述可见光传感器一端与所述分光棱镜连接，另一端与所述SOC连接；所述红外传感器一端与所述分光棱镜连接，另一端与所述SOC连接；

所述分光棱镜表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器，所述可见光传感器用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC；被所述分光棱镜分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器，所述红外传感器用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC。

进一步地，所述传感器组件为可见光和红外辐射一体的传感器；

所述可见光和红外辐射一体的传感器包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；被所述分光棱镜分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器，所述可见光和红外辐射一体的传感器用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC。

本发明还提供了一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，包括：第一液体镜头、第二液体镜头、传感器组件、片上系统SOC和光纤组件；其中，所述传感器组件一端分别与两个所述液体镜头连接，另一端与所述SOC连接，所述SOC与所述光纤组件连接，并与所述第一液体镜头和所述第二液体镜头分别连接；

所述第一液体镜头和第二液体镜头分别用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；

所述传感器组件表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一滤光薄膜用于将所述第一液体镜头采集的光源中除可见光以外的其余光滤除，得到可见光，所述第二滤光薄膜用于将所述第二液体镜头采集的光源中除红外光以外的其余光滤除，得到红外光，所述可见光和所述红外光分别经过所述传感器组件，所述传感器组件用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC；

所述SOC用于发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；

所述光纤组件用于对处理过后的信号进行光纤传输到远端。

进一步地，所述传感器组件包括可见光传感器和红外传感器，所述可见光传感器一端与所述第一液体镜头连接，另一端与所述SOC连接；所述红外传感器一端与所述第二液体镜头连接，另一端与所述SOC连接；

所述可见光传感器表面镀有第一滤光薄膜，所述红外传感器表面镀有第二滤光薄膜；所述第一液体镜头采集的光源经过第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器，所述可见光传感器用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC；所述第二液体镜头采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器，所述红外传感器用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC。

进一步地，所述传感器组件为可见光和红外辐射一体的传感器；

所述可见光和红外辐射一体的传感器包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一液体镜头采集的光源经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；所述第二液体镜头采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器，所述可见光和红外辐射一体的传感器用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，一方面，采用液体镜头采集外界视角范围内的光源，液体镜头可以减少传统镜头所带来的视频扭曲和失真，结合SOC能实现自动连续对焦；另一方面，由于采用可见光传感器和红外传感器或可见光和红外辐射一体的传感器，使得该工业相机可以采集高清可见光和红外视频信号，增加光探测范围，从而可以增加在光探测范围上的应用；另一方面，该工业相机本身集成有强大运算能力的SOC，从而对采集的数字信号能实现图像识别和增强，并能实现目标跟踪；再一方面，因为采用光纤传输，可以实现高清双波段视频传输，并能实现该智能工业相机远端设置、远端遥控和工业相机固件程序更新等功能的应用。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机的模块示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机的模块示意图；

图3是本发明第三实施例提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机的模块示意图；

图4是本发明第四实施例提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于现有技术中存在工业相机并不是很智能化，而且，拍出来的视频也存在失真和扭曲，光探测范围有限，性能差，应用范围窄等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，利用液体镜头来采集外界视角范围内的光源，可以减少传统镜头所带来的视频扭曲和失真；利用可见光传感器和红外传感器或可见光和红外辐射一体的传感器，使得该工业相机可以采集高清可见光和红外视频信号，增加光探测范围；利用功能强大的SOC，能实现实时图像处理的功能；并利用光纤传输，可实现高清视频传输。

本发明实施例共介绍了四种能解决上述技术问题的智能工业相机。

下面先介绍一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，结合图1-2所示，沿光路方向依次包括：液体镜头1、分光棱镜2、传感器组件3、片上系统SOC(System OnChip)4和光纤组件5；其中，所述SOC4与所述液体镜头1连接；

其中，所述液体镜头1用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；所述分光棱镜2用于将所述光源中包含的可见光和红外光分离，分离后的所述可见光和所述红外光分别进入所述传感器组件3；所述传感器组件3用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC4；所述SOC4用于发送控制信号给所述液体镜头1来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头1；所述光纤组件5用于对处理过后的数字信号进行光纤传输到远端。

具体地，所述液体镜头1，通过改变厚度仅为8mm的两种不同的液体交接处月牙形表面的形状，实现焦距的变化。通过所述SOC4对所述液体镜头1的控制，可以实现自动连续对焦。

具体地，本发明提供的所述SOC4区别于一般的MCU，其为运算能力强大的片上系统，可减少远端主站的工作负担，对紧急情况做出实时反应；比如，可进行图像识别，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头1，以使所述液体镜头1对识别出的目标进行跟踪。

具体地，所述光纤组件5一端连接于远端的主站，可实现高清视频的远距离传输。

具体地，本发明第一实施例提供的所述传感器组件3包括可见光传感器31和红外传感器32，所述可见光传感器31一端与所述分光棱镜2连接，另一端与所述SOC4连接；所述红外传感器32一端与所述分光棱镜2连接，另一端与所述SOC4连接，具体如图1所示。

具体地，所述分光棱镜2表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器31，所述可见光传感器31用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC4；被所述分光棱镜2分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器32，所述红外传感器32用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC4。

具体地，本发明第二实施例提供的所述传感器组件3为可见光和红外辐射一体的传感器33，具体如图2所示。

具体地，所述可见光和红外辐射一体的传感器33包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜2分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；被所述分光棱镜2分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器33，所述可见光和红外辐射一体的传感器33用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC4。

具体地，影像方面的传感器上有许多感光单元，它们可以将光线转换成电荷，从而形成对应于景物的电子图像。一般地，摄像头是多少万像素，那么其内部的传感器中一共就对应的有多少万感光单元。

下面再介绍一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，结合图3-4所示，包括：第一液体镜头11、第二液体镜头12、传感器组件3、片上系统SOC4和光纤组件5；其中，所述传感器组件3一端分别与两个所述液体镜头连接，另一端与所述SOC4连接，所述SOC4与所述光纤组件5连接，并与所述第一液体镜头和所述第二液体镜头分别连接；

其中，所述第一液体镜头11和第二液体镜头12分别用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；所述传感器组件3表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一滤光薄膜用于将所述第一液体镜头11采集的光源中除可见光以外的其余光滤除，得到可见光，所述第二滤光薄膜用于将所述第二液体镜头12采集的光源中除红外光以外的其余光滤除，得到红外光，所述可见光和所述红外光分别经过所述传感器组件3，所述传感器组件3用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC4；所述SOC4用于发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；所述光纤组件5用于对处理过后的信号进行光纤传输到远端。

具体地，通过所述SOC4对所述液体镜头的控制，可以实现自动连续对焦。

具体地，本发明提供的所述SOC4区别于一般的MCU，其为运算能力强大的片上系统，可减少远端主站的工作负担，对紧急情况做出实时反应；比如，可进行图像识别，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头1，以使所述液体镜头1对识别出的目标进行跟踪。

具体地，所述光纤组件5一端连接于远端的主站，可实现高清视频的远距离传输。

具体地，本发明第三实施例提供的所述传感器组件3包括可见光传感器31和红外传感器32，所述可见光传感器31一端与所述第一液体镜头11连接，另一端与所述SOC4连接；所述红外传感器32一端与所述第二液体镜头12连接，另一端与所述SOC4连接；

具体地，所述可见光传感器31表面镀有第一滤光薄膜，所述红外传感器32表面镀有第二滤光薄膜；所述第一液体镜头11采集的光源经过第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器31，所述可见光传感器31用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC4；所述第二液体镜头12采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器32，所述红外传感器32用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC4。

具体地，本发明第四实施例提供的所述传感器组件为可见光和红外辐射一体的传感器；

具体地，所述可见光和红外辐射一体的传感器33包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一液体镜头11采集的光源经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；所述第二液体镜头12采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器33，所述可见光和红外辐射一体的传感器33用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC4。

本发明提供的一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，一方面，利用液体镜头来采集外界视角范围内的光源，使得采集的可见光和近红外视频信号不失真、扭曲少，并以简单的方法实现自动连续对焦，增加了液体镜头在智能相机模组或普通相机模组里自动连续对焦的应用；另一方面，本发明提供的该智能工业相机能连续采集高清可见光和红外视频信号，无论是在充足的光照或者完全黑暗的条件下都适用，增加了光探测范围，从而增加了在光探测范围上的应用；另一方面，集成有强大运算能力的SOC，从而能实现实时图像处理的功能，比如图像识别、图像增强和目标跟踪等，可以减少远端主机的工作负担，对紧急情况作出实时反应；另外，该工业相机能实现自动白平衡和自动曝光等功能；再一方面，光纤传输能实现高清双波段视频传输，并能实现该工业相机远端设置、远端遥控和工业相机固件程序更新等功能方面的应用。

本发明提供的智能工业相机在投放使用时往往置于云台上，可应用在安全防范、工业环境、核工业环境、其它辐射环境、人类不能正常工作和生活的环境、住宅小区、无人海岛监控和无人沙漠监控等领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，沿光路方向依次包括：液体镜头、分光棱镜、传感器组件、片上系统SOC和光纤组件；其中，所述SOC与所述液体镜头连接；

所述液体镜头用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；

所述分光棱镜用于将所述光源中包含的可见光和红外光分离，分离后的所述可见光和所述红外光分别进入所述传感器组件；

所述传感器组件用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC；

所述SOC用于发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；

所述光纤组件用于对处理过后的数字信号进行光纤传输到远端。

2.如权利要求1所述的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，所述传感器组件包括可见光传感器和红外传感器，所述可见光传感器一端与所述分光棱镜连接，另一端与所述SOC连接；所述红外传感器一端与所述分光棱镜连接，另一端与所述SOC连接；

所述分光棱镜表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器，所述可见光传感器用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC；被所述分光棱镜分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器，所述红外传感器用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC。

3.如权利要求1所述的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，所述传感器组件为可见光和红外辐射一体的传感器；

所述可见光和红外辐射一体的传感器包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，被所述分光棱镜分离的所述可见光经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；被所述分光棱镜分离的所述红外光经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器，所述可见光和红外辐射一体的传感器用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC。

4.一种基于液体镜头的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，包括：第一液体镜头、第二液体镜头、传感器组件、片上系统SOC和光纤组件；其中，所述传感器组件一端分别与两个所述液体镜头连接，另一端与所述SOC连接，所述SOC与所述光纤组件连接，并与所述第一液体镜头和所述第二液体镜头分别连接；

所述第一液体镜头和第二液体镜头分别用于将外界视角范围内的光源采集进所述工业相机；

所述传感器组件表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一滤光薄膜用于将所述第一液体镜头采集的光源中除可见光以外的其余光滤除，得到可见光，所述第二滤光薄膜用于将所述第二液体镜头采集的光源中除红外光以外的其余光滤除，得到红外光，所述可见光和所述红外光分别经过所述传感器组件，所述传感器组件用于将所述可见光和所述红外光分别转换为数字信号并将所述数字信号分别发送到所述SOC；

所述SOC用于发送控制信号给所述液体镜头来进行自动连续对焦，并用于对采集到的所述数字信号进行图像识别和增强处理，并根据图像识别出的目标发送进行目标跟踪的控制信号给所述液体镜头；

所述光纤组件用于对处理过后的信号进行光纤传输到远端。

5.如权利要求4所述的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，所述传感器组件包括可见光传感器和红外传感器，所述可见光传感器一端与所述第一液体镜头连接，另一端与所述SOC连接；所述红外传感器一端与所述第二液体镜头连接，另一端与所述SOC连接；

所述可见光传感器表面镀有第一滤光薄膜，所述红外传感器表面镀有第二滤光薄膜；所述第一液体镜头采集的光源经过第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光，所述可见光经过所述可见光传感器，所述可见光传感器用于将所述可见光转换为数字信号并发送到所述SOC；所述第二液体镜头采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光，所述红外光经过所述红外传感器，所述红外传感器用于将所述红外光转换为数字信号并发送到所述SOC。

6.如权利要求4所述的双波段光纤传输智能工业相机，其特征在于，所述传感器组件为可见光和红外辐射一体的传感器；

所述可见光和红外辐射一体的传感器包括若干感光单元，若干所述感光单元表面分别镀有第一滤光薄膜和第二滤光薄膜，所述第一液体镜头采集的光源经过所述第一滤光薄膜滤除除所述可见光以外的杂光后，得到可见光；所述第二液体镜头采集的光源经过所述第二滤光薄膜滤除除所述红外光以外的杂光后，得到红外光；所述可见光和所述红外光分别经过所述可见光和红外辐射一体的传感器，所述可见光和红外辐射一体的传感器用于将可见光和所述红外光分别转换为数字信号并发送到所述SOC。