CN110086972A - 一种摄像头智能补光系统 - Google Patents

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孙晓晗
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Shenzhen Chaonuo Technology Co Ltd
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Shenzhen Chaonuo Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种摄像头智能补光系统，包括镜头、图像传感器、DSP、测光模块和补光器，所述镜头采集目标物的图像并通过图像传感器传输给DSP，DSP对输入的图像数据进行分析处理后将分析结果传输给测光模块，测光模块还连接补光器，本发明可以减少电池类监控设备的能耗，或者在传统监控设备或者电池类监控设备中应用亦可以缓解夜晚补光图像过曝丢失细节的问题。因此减少了能耗也就减少了用户更换电池或者充电的频率。节约了能源和电池成本，以及维护设备的成本。

Description

一种摄像头智能补光系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体是一种摄像头智能补光系统。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对于安全意识也提高了不少，个人安全意识不断的加强，因此，在过去只有在特殊场所才用到的安防措施也开始渐渐的进入到了寻常百姓家，安防产品也在往民用化过渡，安防在普通人家扮演着越来越重要的角色。这其中的变革包括技术、政策等方面，我们分析一下视频监控在民用市场推广的情况，对于探索未来行业发展方向有很大的帮助。
民用安防产品在一些发达国家的普及率达到70％左右，而国内市场的普及率相对是很低的，产生差异的主要原因是环境和文化的不同。欧美国家民用安防市场现在已经得到了比较充分的发展，已经解决了产品概念灌输和需求引导的问题。国内市场由于网络基础、经济水平、文化素质、消费观念、大众安防意识、住宅环境等诸多原因，国内民用安防市场还处于起步阶段。中国的消费者更多的考虑是否实用，厂家为了迎合消费者也在不断强化这种概念营销，探索各类大众欢迎的产品和整个解决方案的成熟和用户的使用感受。
随着安防市场逐步细化，慢慢渗透到了更多的应用中，并且逐步演化出数种采用电池供电的产品类型。这类产品和传统设备最大的区别就是采用了电池供电，因此对功耗有严格的要求。一般采用传感器触发，来保证“按需工作”。即在没有警情的时候设备休眠，节省功耗，有需要的时候才触发设备工作。这样对休眠的功耗也工作的功耗均有要求。休眠功耗采用超低功耗的传感器，MCU，以及高效率供电系统来保证设备工作控制在几百uW级别。工作状态下则需要设备尽量快速而且高效。
目前的绝大部分安防系统都需要工作在常态供电，网络覆盖的条件之下，提供基本的防水防尘或者没有防水防尘性能。而采用干电池或者其他的一次性电池的设备没有常态的供电，一旦到了夜间需要红外灯照明的时候整机功耗会暴涨好几倍。由于目前的图像传感器技术还做不到对红外线非常敏感，同时红外线补光器件本身的发光效率也明显落后于可见光照明器件，因此夜晚工作时候的红外补光功耗往往占据了整机60-80％的能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄像头智能补光系统，以解决所述背景技术中提出的问题。
为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种摄像头智能补光系统，包括镜头、图像传感器、DSP、测光模块和补光器，所述镜头采集目标物的图像并通过图像传感器传输给DSP，DSP对输入的图像数据进行分析处理后将分析结果传输给测光模块，测光模块还连接补光器。
作为本发明再进一步的方案：还包括用于给各个模块提供电能的供电系统，供电系统由太阳能电池、碱性电池和低温聚合物锂电池组成。
作为本发明再进一步的方案：还包括用于存储图像信息的SD卡，SD卡安装在镜头内部。
作为本发明再进一步的方案：所述测光模块采用12分区测光，12分区为水平4格*垂直3格。
作为本发明再进一步的方案：所述补光器采用12分区补光，12分区为水平4格*垂直3格。
作为本发明再进一步的方案：所述12分区中的每个分区均具有8级亮度调节功能。
作为本发明再进一步的方案：所述镜头的内部设有红外传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以减少电池类监控设备的能耗，或者在传统监控设备或者电池类监控设备中应用亦可以缓解夜晚补光图像过曝丢失细节的问题。因此减少了能耗也就减少了用户更换电池或者充电的频率。节约了能源和电池成本，以及维护设备的成本。
附图说明
图1为本发明的原理图。
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1-2，一种摄像头智能补光系统，包括用于检测人体信号的镜头、用于采集图像信息的图像传感器、用于图像数据处理的DSP、用于检测环境光亮度的测光模块和补光器，所述镜头采集目标物的图像并通过图像传感器传输给DSP，DSP对输入的图像数据进行分析处理后将分析结果传输给测光模块，测光模块还连接补光器。
目前的监控行业，技术主流是linux，linux有着稳定性和版权方面的绝大优势。但是Linux自身过于庞大，系统启动速度慢，因此本设计需要第二套系统负责抓拍，这必须是一个小型的，可以快速启动的RTOS，并且可以引导Linux的启动。本设计的目标是讲抓拍速度控制在0.6s以内。在0.6s之内要可以依次完成RTOS自启动，初始化SD卡，初始化图像传感器，取图像数据和统计分析，自动曝光和自动白平衡运算，JPEG压缩初始化，H.264编码器初始化。抓拍到图像之后要开始存盘到SD卡。等待存盘结束后需要可以根据需求来决定是否进入引导Linux系统启动的流程。
为了迎合家用市场的需求，本设计要采用更加符合家用市场的外观风格，现有的20mm焦距的菲涅尔透镜难以满足ID设计的要求，为了能够配合整体设计的极简风格，本设计需要从新设计一款平面的菲涅尔透镜，平面的菲涅尔透镜各个分区的焦点到被动红外传感器的距离是不相等的，因此需要整个菲涅尔透镜从中心到边缘是一个变焦距的设计。同时为了保证边缘的聚焦效果，现有的透镜齿型也要重新设计，保证透镜分区边缘的进光角度和透光率。
续航时间是摄像设备的极关键参数，由于电池的特性，大电流放电的情况下效率较低，为了维持续航时间，需要尽量的控制电流，避免大电流的工作。而功耗最大的应用就是开补光系统的录像。不仅工作电流大，而且持续时间长。因此对补光系统的效率进行优化是非常有用的。智能补光技术主要包括以下几个方面：
(1)硬件和光学设计上，需要可以对不同区域的补光分别控制，将画面均分成为水平4格*垂直3格的12个区域，每个区域的照明可以单独控制8级亮度。因为人眼对亮度的非线性响应，和红外LED出力特性：辐射强度和电流的的非线性响应关系，图像传感器信噪比和红外出力的线性关系，每级亮度对应的电流难以理论计算。根据经验公式，Lux＝ξ*POWER(i，0.72)，ξ为和LED灯珠特性相关的一个系数。可以在此基础之上，根据实测结果进行微调。结构上，为了能够将不同的红外LED对准不同的区域，亦需要结构设计和工艺上的考虑，考虑到每个区域的角度大约是10°*10°，因此需要有小于2°的定位误差。
(2)测光需要和补光系统联动。过亮的区域，可以减少输出；过暗的，并且即使最大功率补光也难以照明的黑区放弃补光；测光模块同时对目标做移动侦测，对确定为移动目标的区域强化照明和针对性测光。
实施例2：在实施例1的基础上，为了能够适应复杂的环境，本设计需要供电电路在任何情况下都维持高效。最大的难点在于电池的低温性能。常见的镍氢或者镍铬充电AA电池，碳性电池在低温(低于-10摄氏度)的情况下已经基本上无法工作了，低温的一次性锂电池价格太过昂贵。因此本设计选择普通碱性电池和低温聚合物锂电池，结合太阳能电池的方案，三者互相弥补不足，白天日照和温度合适的时候，太阳能电池可以给聚合物锂电池充电，并且尽量由太阳能电池去提供相机待机的静态功耗。一旦日照不足，需要能迅速的切换到碱性电池或者聚合物锂电池供电状态，二者如何均衡，需要考虑当前的碱性电池和聚合物锂电池的电量状态，电池温度和放电电流，以控制碱性电池和聚合物锂电池尽量让二者均工作在高效率工作区间。目前本设计可以设计出的最佳方案，即使没有太阳能电池在相机工作过程中补足电量，也可以比市面上在售的相机平均水平高出一倍的放电效率。但是量产的相机，需要考虑系统的成本和体积，需要做出一定的让步，本设计的目标是能够做到比市面上在售的相机平均水平高出60％的放电效率。同时还要把供电系统的成本控制住。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种摄像头智能补光系统，包括镜头、图像传感器、DSP、测光模块和补光器，其特征在于，所述镜头采集目标物的图像并通过图像传感器传输给DSP，DSP对输入的图像数据进行分析处理后将分析结果传输给测光模块，测光模块还连接补光器。
2.根据权利要求1所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，还包括用于给各个模块提供电能的供电系统，供电系统由太阳能电池、碱性电池和低温聚合物锂电池组成。
3.根据权利要求1所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，还包括用于存储图像信息的SD卡，SD卡安装在镜头内部。
4.根据权利要求1所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，所述测光模块采用12分区测光，12分区为水平4格*垂直3格。
5.根据权利要求1所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，所述补光器采用12分区补光，12分区为水平4格*垂直3格。
6.根据权利要求5所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，所述12分区中的每个分区均具有8级亮度调节功能。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种摄像头智能补光系统，其特征在于，所述镜头的内部设有红外传感器。
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Citations (4)

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