CN108513045A - 一种立体智能补光系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种立体智能补光系统，包括：若干具有不同投射角度的补光灯；输出端与补光灯相连的PWM控制电路；与PWM控制电路输入端相连的处理器，还包括与所述处理器的输入端相连的图像成像装置。本发明设置有多组补光灯，且各组补光灯投射角度不同，补光灯与图像成像传感装置间有一个固定的夹角，使补光灯形成空间立体的布局；所述图像成像装置捕获外界环境变化信息，通过处理器进行信号转化并利用PWM控制电路进行调制实现对相应补光灯的亮度智能调节，避免了鱼眼摄像机因补光不合理、环境因素的改变而导致监控图像成像质量不好的问题，实现了鱼眼摄像机智能补光的目的。

Description

一种立体智能补光系统及方法
技术领域
本发明涉及安全监控领域，特别是一种立体智能补光系统及方法。
背景技术
全景摄像机可无盲点监测覆盖所处场景，其设有一个鱼眼镜头，或者一个反射镜面(如抛物线，双曲线镜面等)，或者由多个朝向不同方向的普通镜头拼接而成，拥有360度全景视场。一台全景摄像机可以取代多台普通的监控摄像机，做到了无缝监控，实现了监控新应用，可应用于各个领域，包括监狱、政府机关、银行、社会安全、公共场所、文化场所等。
监控摄像机在夜间或者光线不足时，一般会搭配补光灯来提升监控画面的清晰度。然而，若补光设计不合理或安装环境发生变化时，容易发生补光范围无法涵盖整个监控视场角的情况，进而导致部分画面清晰度不足，或是补光过强造成中心区域过亮甚至出现过曝现象。此外，为了减少监控摄像机监控死角及减少监控摄像机的布置数量，多数厂家纷纷推出具有较大监视角度的鱼眼摄像机。由于鱼眼摄像机的监控视场增加了，其在夜间或光线不足的环境下对于补光灯的需求更加严格，不然很难发挥出鱼眼摄像机大视场角的优势。举例来说，目前市面上常见的鱼眼摄像机的视角基本都能够达到175°以上甚至达到了185°，而其内部配置的补光灯投射角度一般都是60～120°，并且数量上只配置3颗，无法涵盖整个监控视场，且监控边缘亮度不足，两个补光灯之间的画面偏暗、中心偏亮，容易产生手电筒效应。有部分厂商已经意识到这些方面的不足并对补光灯进行了改进，如增加透镜、反光镜片等，虽然补光效果得到了提高，但是其补光系统不够智能，且容易受环境变化所影响，即当摄像机安装环境发生变化时灯光无法自适应，容易发生画面偏暗或是过曝等影响画面的问题。因此，如何设计补光灯让鱼眼摄像装置取得良好的画面效果成为研发人员研发出一款优秀的鱼眼摄像机必须要攻克的问题之一。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种立体智能补光系统及方法，解决了现有鱼眼摄像机因补光设计不合理、安装环境改变而产生的无法取得良好成像画面的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供了一种立体智能补光系统，包括：
若干具有不同投射角度的补光灯；
输出端与补光灯相连的PWM控制电路；
与PWM控制电路输入端相连的处理器。
作为进一步的优选实施方案，还包括与所述处理器的输入端相连的图像成像装置。
作为进一步的优选实施方案，所述补光灯包括分别与PWM控制电路相连的主补光灯和辅助补光灯。
作为进一步的优选实施方案，还包括壳体，所述图像成像装置设置在壳体中心，所述主补光灯及辅助补光灯分别设置在图像成像装置周围。
作为进一步的优选实施方案，所述主补光灯及辅助补光灯的数量分别为3个，并分别均有等角度阵列于图像成像装置周围。
作为进一步的优选实施方案，所述壳体内设有数个具有不同倾斜度的环形斜面，所述补光灯固定于相应的环形斜面上。
本发明还提供一种立体智能补光方法，具体包含如下步骤：
获取监控环境的变化信息；
根据所述变化信息生成不同的补光信号；
根据所述补光信号调节相应补光灯的补光亮度。
作为进一步的优选实施方案，所述变化信息为监控区域中监控对象与图像成像装置之间的距离。
本发明的积极效果：本发明设置有多组补光灯，且各组补光灯投射角度不同，补光灯与图像成像传感装置间有一个固定的夹角，使补光灯形成空间立体的布局；所述图像成像装置捕获外界环境变化信息，通过处理器进行信号转化并利用PWM控制电路进行调制实现对相应补光灯的亮度智能调节，避免了鱼眼摄像机因补光不合理、环境因素的改变而导致监控图像成像质量不好的问题，实现了鱼眼摄像机智能补光的目的。
附图说明
图1是实施例所述立体智能补光装置的结构示意图；
图2是实施例中与所述辅助补光灯相连的PWM控制电路图；
图3是实施例中与所述主补光灯相连的PWM控制电路图；
图4是实施例所述鱼眼摄像机的主视结构示意图；
图5是实施例所述鱼眼摄像机的剖视结构示意图；
图6是实施例所述鱼眼摄像机的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1至图3，本发明优选实施例提供一种立体智能补光系统，包括：
若干具有不同投射角度的补光灯，由主补光灯4和辅助补光灯3组成；
输出端与相应补光灯相连的PWM控制电路2；
与各PWM控制电路2输入端相连的处理器1。
还包括与所述处理器1的输入端相连的图像成像装置5。
本实施例的补光灯及图像成像装置均集成于壳体上，形成鱼眼摄像机，结构如图4及图5所示。
所述图像成像装置5设置在壳体6中心，所述主补光灯4及辅助补光灯3的数量分别为3个，并分别均匀等角度(120°)阵列于图像成像装置5周围。
具体的，所述壳体6内设有具有不同倾斜度的第一斜面61及第二斜面62，所述主补光灯4设置于第二斜面62上，所述辅助补光灯3设置于第一斜面61上。
如图6所示，鱼眼摄像机安装于天花板7上，其中主补光灯4投射角度为υ，辅助补光灯3的投射角为τ；第一斜面61与成像水平面夹角为σ，第二斜面62与水平面夹角φ；补光灯与图像成像装置5间的垂直距离为l；摄像机的安装高度为H；监控区域内活动物体9与监控中心间的距离为L，活动物体的高度为h；XZ平面上主补光灯虚拟最大投射线与成像中心间的夹角为α，XZ平面上辅助补光灯虚拟最大投射线与成像中心间的夹角为β。
由于摄像机所安装的高度H远大于摄像机本身的厚度，在此摄像机厚度忽略不计，可以计算得出：
鱼眼摄像机的安装高度一般在2.5-6M左右，补光灯的补光区域尽量不重叠或重叠面积最小(灯光重叠会导致过曝或手电筒效应)；由①式及摄像机本身大小可知，第二斜面62与水平面夹角φ必须大于0°，且越大越好。但过大也会导致所投射区域大部分不在摄像机的监视范围内导致补光浪费的情况。
本实施案例的主补光灯4以120°均布在图像成像装置5周围，结合鱼眼摄像机360°的监控视角，3个主补光灯4要360°全部覆盖的话，主补光灯4宜采用120°投射角的补光灯，即υ＝120°；结合实际鱼眼摄像机尺寸设计控制，主补光灯4在XZ平面上最大投射线与图像成像装置5的中心垂直轴线平行即α＝0°，根据②式，本实施例中φ＝60°。
进一步来说，主补光灯4主要是用于覆盖整个鱼眼视角，尽可能做到补光无死角，但是实际上由于补光灯投射角度、结构及本身功耗限制等原因，在较高的安装高度下就会存在补光不足的问题或者在较低高度时会出现中心偏暗的问题，因此辅助补光灯3主要用于解决主补光灯4补光不足或补光死角的问题。
同功率下的补光灯投射角度越小其照射距离就会越远，辅助补光灯3要解决主补光灯4在安装高度较高补光不足的问题，固0°＜τ＜υ。
主补光灯4在XZ平面上最大投射线与图像成像装置中心垂直轴线平行即α＝0°，理论上中心会有一个补光死角，辅助补光灯需要弥补中心补光死角，所以辅助补光灯在XZ平面上最大投射线与图像成像装置成像垂直平面相交，即β＞0°。
同理，结合上述论述内容可证得σ＞0°。鱼眼摄像机的安装高度一般不会太高，辅助补光灯3投射角度可以不用很小，按照市面上常用的投射角度τ取60°，0°＜σ＜30°，为避免补光灯中心过亮σ接近30°，结合实际工艺σ取20°。
根据上述实施例所提供的补光灯立体布局结构的鱼眼摄像机装置，本实施案例提供了一种最理想补光灯立体布局：主补光灯4投射角度υ＝120°，采用3颗120°均布，固定于第二斜面62上，第二斜面62的倾斜度φ＝60°；辅助补光灯3的投射角度τ＝60°，采用3颗120°均布，固定于第一斜面61上，第一斜面61的倾斜度σ＝20°。通过补光灯不同的安装角度及不同投射角度的补光灯的立体合理布局，有效的避免了鱼眼摄像机因为局部区域光线不足或过强而无法取得良好的成像画面的问题。
更进一步来说，H安装高度不变(安装的高度H远大于摄像机本身的厚度，在此摄像机厚度忽略不计)，补光灯要保证远处补光充足，当监控区域内活动物体9由远处接近监控中心时，活动物体与监控中心的距离L越来越小，补光灯照射到活动物体的强度会越来越强最终导致图像过曝(除非H远大于h)看不清物体，特别是如果该活动物体是人的话，图像过曝就无法看清面貌，这样就起不到监控作用。亦或是客户需要更换安装环境(前后两个环境安装高度差较多)，他就要根据环境重新手动调整补光灯的强度，非常不便捷。本实施例通过采用多路补光灯分别智能控制的方式完美的解决了此问题。
本实施例还提供一种立体智能补光方法，具体包含如下步骤：
获取监控环境的变化信息；
根据所述变化信息生成不同的补光信号；
根据所述补光信号调节相应补光灯的补光亮度。
所述变化信息为监控区域中监控对象与图像成像装置之间的距离。
补光方法具体说明如下：结合图1本发明补光灯智能控制示意图，处理器1用于接收图像成像装置5所捕获的外界安装环境的变化信息及其他信号的处理分析，通过PWM控制技术处理将信号转换成数字信号，由各自的PWM控制电路输出不同的电流给各组补光灯，使补光灯获得不同的电流，从而实现补光灯亮度智能调节，即处理器通过PWM控制电路分别将不同的电流信号传给主补光灯4及辅助补光灯3，以获得不同的补光强度。
参照图6，也就是说当监控区域内的活动物体9远离或接近监控区域时，图像成像装置捕获图像传给处理中心(处理器与PWM控制电路)，处理中心将数字信号输出给两组补光灯(主补光灯4、辅助补光灯3)，控制补光灯亮度实时监控区域内活动物体的变化，以实时获得优质的画面质量。
采用本发明的补光灯智能控制的方式，能够使鱼眼摄像装置具有更好的自适应性，当使用者想把这台摄像机由一个环境换到一个新的环境时(也就是H安装高度发生了较大的变化时)，不需要再根据当前环境手动调整补光灯强度，极大的提高了摄像机的使用便捷性。
本发明极大的提高了鱼眼摄像装置在夜间或光线不足时的成像质量，并且大大提高了鱼眼摄像机的环境适应性，进而大大提高了该鱼眼摄像装置的使用范围及安装配置的便利性。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种立体智能补光系统，其特征在于，包括：
若干具有不同投射角度的补光灯；
输出端与补光灯相连的PWM控制电路；
与PWM控制电路输入端相连的处理器。
2.根据权利要求1所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：还包括与所述处理器的输入端相连的图像成像装置。
3.根据权利要求1所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：所述补光灯包括分别与PWM控制电路相连的主补光灯和辅助补光灯。
4.根据权利要求3所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：所述图像成像装置设置在壳体中心，所述主补光灯及辅助补光灯分别设置在图像成像装置周围。
5.根据权利要求4所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：所述主补光灯及辅助补光灯的数量分别为3个，并分别均有等角度阵列于图像成像装置周围。
6.根据权利要求5所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：所述壳体内设有具有不同倾斜度的第一斜面及第二斜面，所述主补光灯设置于第二斜面上，所述辅助补光灯设置于第一斜面上。
7.根据权利要求6所述的一种立体智能补光系统，其特征在于：所述主补光灯的投射角度υ＝120°，第二斜面的倾斜度φ＝60°；辅助补光灯的投射角度τ＝60°，第一斜面的倾斜度σ＝20°。
8.一种立体智能补光方法，其特征在于，具体包含如下步骤：
获取监控环境的变化信息；
根据所述变化信息生成不同的补光信号；
根据所述补光信号调节相应补光灯的补光亮度。
9.根据权利要求8所述的一种立体智能补光方法，其特征在于：所述变化信息为监控区域中监控对象与图像成像装置之间的距离。
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