CN110401823B - 港口强光环境动态智能自适应摄像系统及摄像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种港口强光环境动态智能自适应摄像系统及摄像方法，包括感光单元、中控单元、MCU外设单元；所述感光单元连接中控单元，中控单元连接MCU外设单元；本发明所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统及摄像方法，当摄像机视角监测范围不够时，可以通过角度调节系统控制摄像机旋转一定角度，以达到扩大监测范围的目的，同时，工作过程中可以清晰看清舱内各部位情况，保障作业安全。
Description
技术领域
本发明属于装卸船机械吊具的监控领域，尤其是涉及一种港口强光环境动态智能自适应摄像系统及自适应摄像方法。
背景技术
在日益新兴的各个领域最常用也是最容易被人忽视的就是传感器与监控设备。它们存在于人类生活的各个角落，而且他们全部处于24小时无休止的工作状态，要应对各类可见不可见、可预测不可预测的外界环境。在港口的装卸船机械上面的吊具摄像系统使用过程中就会出现舱口内部无光线，而船舱外部由于处于港口光线有特别强烈。因此造成了舱口内部出现过度黑暗，监控图像无法观察船舱内部状态，无法正常作业的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，在港口的装卸船机械上面的吊具摄像系统使用过程中就会出现舱口内部无光线，而船舱外部由于处于港口光线有特别强烈。因此造成了舱口内部出现过度黑暗，监控图像无法观察船舱内部状态，无法正常作业的情况。提出港口强光环境动态智能自适应摄像系统及摄像方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
港口强光环境动态智能自适应摄像系统，包括感光单元、中控单元、MCU外设单元；所述感光单元连接中控单元，中控单元连接MCU外设单元；所述感光单元用于采集图像区域亮度信息；所述中控单元用于将感光单元采集的信息转换为数字信息以及相机光圈的驱动；所述MCU外设单元用于分析处理区域亮度信息，并将光圈增益信号传递给相机处理芯片；
进一步的，所述感光单元为CMOS/CCD芯片。
进一步的，所述中控单元包括AD(数模)转换器、信号增益器，所述AD(数模)转换器输入端连接感光单元输出端，所述AD(数模)转换器输出端连接信号增益器，所述信号增益器连接MCU外设单元。
进一步的，所述中控单元还包括相机处理芯片，所述相机处理芯片连接摄像机光圈驱动电路。
进一步的，所述感光单元和中控单元安装在摄像机内部，所述摄像机还对应设有角度调节装置，所述角度调节装置包括内框架、外框架；所述摄像机安装在内框架内部，摄像机的两侧各设有一根半轴，所述半轴一端与摄像机转动连接，另一端与内框架的侧壁固定连接，内框架的外侧还安装有俯仰调节组件一，所述俯仰调节组件用于调节摄像机的俯仰角度；
所述外框架安装在内框架外侧，所述外框架上安装有俯仰调节组件二，所述俯仰调节组件二用于调节内框架的俯仰角度；
所述俯仰调节组件一的运动方向与所述俯仰调节组件二的运动方向垂直。
进一步的，所述内框架为四周封闭、上下开口的长方体；所述外框架为U形框结构；
进一步的，所述俯仰调节组件一包括内框架电机和内齿轮副；所述内齿轮副包括扇形齿轮和与其啮合的内框架主动齿轮；所述扇形齿轮内侧设有轮齿，扇形齿轮通过固定板固定连接在摄像机靠近一根半轴的一侧；所述内框架靠近扇形齿轮的一侧，外部对应设有内框架机箱；所述内框架机箱内设有内框架电机，内框架电机输出端与内框架主动齿轮固定连接。
进一步的，所述俯仰调节组件二包括外框架电机和外齿轮副；所述外齿轮副包括外框架主动齿轮和与其啮合的外框架从动齿轮；
所述内框架两侧各设有一根出轴，所述出轴一端与内框架转动连接，另一端与外框架的侧壁固定连接；所述出轴轴心线与半轴轴心线垂直；
所述外框架靠近出轴的一侧，外部对应设有外框架机箱；所述外框架机箱内设有外框架电机，外框架电机输出端与外框架主动齿轮固定连接；所述靠近外框架机箱一侧的出轴固定连接外框架从动齿轮；外框架主动齿轮与外框架从动齿轮啮合。
进一步的，所述外框架机箱靠近出轴的一侧对应设有外框架电机支架；所述外框架电机支架设有四个长圆孔，外框架电机支架通过螺钉固定于内框架；所述外框架电机支架还设有四个圆形螺钉孔用于固定外框架电机；所述内框架电机安装结构与外框架电机相同。
一种基于港口强光环境动态智能自适应摄像系统的摄像方法，包括如下步骤：
S1.采集图像区域亮度信息；
S2.识别并存储图像区域内各点位的光量值信息，所述光量值信息包括点位坐标S、点位光量值L；
S3.分析得出不同光量值对应的点位数量信息，所述数量信息包括光量值L，出现数量N；
S4.分析步骤S2和步骤S3中存储的信息，得出最低光量值Vmin和最高光量值Vmax；
S5.根据Vmin和Vmax控制光圈大小；
S6.循环步骤S1到步骤S5。
进一步的，根据Vmin和Vmax的值与光圈大小对应关系，查表法得出控制光圈的动作等级。
进一步的，所述步骤S4中还包括数据矫正用于去除无效数据，其方法为：分析步骤S2所存储的光量值信息，得到最大光量值Vmax；将Vmax信息与步骤S3中所存储的信息比对分析，得出Vmax对应的出现数量N，比较N与标准值C大小；N值小于C值，此Vmax为无效值，在存储的信息中删除Vmax对应的信息，并重复以上过程；N值大于C值，输出Vmax；同理可得出Vmin值。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明提出了一种港口强光环境动态智能自适应摄像系统。在应对于港口装卸船机械吊具抓取货物时船舱舱口深且黑暗或者雪白一片，司机抓取作业看不清楚时，会使几十吨的吊具砸到船舱低或船舱壁等不安全情况的发生。因此在监控视像头的控制单元加入此次发明功能可以清晰看清舱内各部位情况；加快司机作业效率、保障作业安全。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的具体实施框图示意图；
图2为本发明实施例所述的摄像系统整体示意图；
图3为本发明实施例所述的外框架部分示意图；
图4为本发明实施例所述的外框架电机装置示意图；
图5为本发明实施例所述的摄像机部分示意图；
附图标记说明：
1、内框架；2、外框架；3、内框架机箱；4、出轴；5、外框架机箱；6、外框架电机；7、外框架从动齿轮；8、外框架电机支架；9、圆形螺钉孔；10、长圆孔；11、扇形齿轮；12、半轴；13、固定板；14、摄像机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
港口强光环境动态智能自适应摄像系统，如图1所示，CMOS/CCD感光芯片可以传递每个区域的光量信息给相机的中控单元。中控单元可以将信号处理为数字信号传递出来给外部的MCU设备，所述港口强光环境动态智能自适应摄像系统，所作的核心处理在于接收CMOS/CCD感光芯片传递出来的图像的光量信息做出算法分析即一种基于港口强光环境动态智能自适应摄像系统的摄像方法；
所述摄像方法，其详细处理算法：
设图像中光量值1出现的点位为N1个，光量值2出现的数量为N2个……到光量值n出现数量为Nn个，依次识别接收全部值，并暂存于MCU存储扇区；
用查表法确认最低光量值在哪个区域出现最多，最高光量值在哪个区域出现最多，即可代表此区域的当前图像亮度为最低值Vmin以及最高值Vmax；
对比所有区域的Vmin或Vmax值计算在整体图像出现最低或最高值从而得出应该控制光圈的动作等级。
当摄像机视角监测范围不够时，可以通过前端设备控制摄像机旋转一定角度，以达到扩大监测范围的目的。所述港口强光环境动态智能自适应摄像系统还包括角度调节装置。
所述感光单元和中控单元安装在摄像机14内部，所述摄像机14还对应设有角度调节装置，如图2所示，所述角度调节装置包括内框架1、外框架2；所述摄像机14安装在内框架1内部，摄像机14的两侧各设有一根半轴12，所述半轴12一端与摄像机14转动连接，另一端与内框架1的侧壁固定连接，内框架1的外侧还安装有俯仰调节组件一，所述俯仰调节组件用于调节摄像机14的俯仰角度；
所述外框架2安装在内框架1外侧，所述外框架2上安装有俯仰调节组件二，所述俯仰调节组件二用于调节内框架1的俯仰角度；
所述俯仰调节组件一的运动方向与所述俯仰调节组件二的运动方向垂直。
所述内框架1为四周封闭、上下开口的长方体；所述外框架2为U形框结构；
所述俯仰调节组件一包括内框架电机和内齿轮副；如图5所示，所述内齿轮副包括扇形齿轮11和与其啮合的内框架主动齿轮；所述扇形齿轮11内侧设有轮齿，扇形齿轮11通过固定板13固定连接在摄像机14靠近一根半轴12的一侧；所述内框架1靠近扇形齿轮11的一侧，外部对应设有内框架机箱3；所述内框架机箱3内设有内框架电机，内框架电机输出端与内框架主动齿轮固定连接。
如图3所示所述俯仰调节组件二包括外框架电机6和外齿轮副；所述外齿轮副包括外框架主动齿轮和与其啮合的外框架从动齿轮7；
所述内框架两侧各设有一根出轴4，所述出轴4一端与内框架1转动连接，另一端与外框架2的侧壁固定连接；所述出轴4轴心线与半轴12轴心线垂直；
所述外框架2靠近出轴4的一侧，外部对应设有外框架机箱5；所述外框架机箱5内设有外框架电机6，外框架电机6输出端与外框架主动齿轮固定连接；所述靠近外框架机箱5一侧的出轴4固定连接外框架从动齿轮7；外框架主动齿轮与外框架从动齿轮7啮合。
如图4所示，所述外框架机箱5靠近出轴4的一侧对应设有外框架电机支架8；所述外框架电机支架8设有四个长圆孔10，外框架电机支架8通过螺钉固定于外框架2；所述外框架电机支架8还设有四个圆形螺钉孔9用于固定外框架电机6；所述内框架电机安装结构与外框架电机6相同。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：包括感光单元、中控单元、MCU外设单元；所述感光单元连接中控单元，中控单元连接MCU外设单元；所述感光单元用于采集图像区域亮度信息；所述中控单元用于将感光单元采集的信息转换为数字信息以及相机光圈的驱动；所述MCU外设单元用于分析处理区域亮度信息，并将光圈增益信号传递给相机处理芯片。
2.根据权利要求1所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述感光单元为CMOS/CCD芯片；所述中控单元包括AD(数模)转换器、信号增益器，所述AD(数模)转换器输入端连接感光单元输出端，所述AD(数模)转换器输出端连接信号增益器，所述信号增益器连接MCU外设单元；所述中控单元还包括相机处理芯片，所述相机处理芯片连接摄像机光圈驱动电路。
3.根据权利要求1所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述感光单元和中控单元安装在摄像机(14)内部，所述摄像机(14)还对应设有角度调节装置，所述角度调节装置包括内框架(1)、外框架(2)；所述摄像机(14)安装在内框架(1)内部，摄像机(14)的两侧各设有一根半轴(12)，所述半轴(12)一端与摄像机(14)转动连接，另一端与内框架(1)的侧壁固定连接，内框架(1)的外侧还安装有俯仰调节组件一，所述俯仰调节组件用于调节摄像机(14)的俯仰角度；
所述外框架(2)安装在内框架(1)外侧，所述外框架(2)上安装有俯仰调节组件二，所述俯仰调节组件二用于调节内框架(1)的俯仰角度；
所述俯仰调节组件一的运动方向与所述俯仰调节组件二的运动方向垂直。
4.根据权利要求3所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述内框架(1)为四周封闭、上下开口的长方体；所述外框架(2)为U形框结构。
5.根据权利要求3所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述俯仰调节组件一包括内框架电机和内齿轮副；所述内齿轮副包括扇形齿轮(11)和与其啮合的内框架主动齿轮；所述扇形齿轮(11)内侧设有轮齿，扇形齿轮(11)通过固定板(13)固定连接在摄像机(14)靠近一根半轴(12)的一侧；所述内框架(1)靠近扇形齿轮(11)的一侧，外部对应设有内框架机箱(3)；所述内框架机箱(3)内设有内框架电机，内框架电机输出端与内框架主动齿轮固定连接。
6.根据权利要求3所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述俯仰调节组件二包括外框架电机(6)和外齿轮副；所述外齿轮副包括外框架主动齿轮和与其啮合的外框架从动齿轮(7)；
所述内框架(1)两侧各设有一根出轴(4)，所述出轴(4)一端与内框架转动连接，另一端与外框架的侧壁固定连接；所述出轴(4)轴心线与半轴(12)轴心线垂直；
所述外框架(2)靠近出轴(4)的一侧，外部对应设有外框架机箱(5)；所述外框架机箱(5)内设有外框架电机(6)，外框架电机(6)输出端与外框架主动齿轮固定连接；所述靠近外框架机箱(5)一侧的出轴(4)固定连接外框架从动齿轮(7)；外框架主动齿轮与外框架从动齿轮(7)啮合。
7.根据权利要求3所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统，其特征在于：所述外框架机箱(5)靠近出轴(4)的一侧对应设有外框架电机支架(8)；所述外框架电机支架(8)设有四个长圆孔(10)，外框架电机支架(8)通过螺钉固定于外框架(2)；所述外框架电机支架(8)还设有四个圆形螺钉孔(9)用于固定外框架电机(6)；所述内框架电机安装结构与外框架电机(6)相同。
8.一种基于权利要求1所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统的摄像方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.采集图像区域亮度信息；
S2.识别并存储图像区域内各点位的光量值信息，所述光量值信息包括点位坐标S、点位光量值L；
S3.分析得出不同光量值对应的点位数量信息，所述数量信息包括光量值L，出现数量N；
S4.分析步骤S2和步骤S3中存储的信息，得出最低光量值Vmin和最高光量值Vmax；
S5.根据Vmin和Vmax控制光圈大小；
S6.循环步骤S1到步骤S5。
9.跟据权利要求8所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统的摄像方法，其特征在于：根据Vmin和Vmax的值与光圈大小对应关系，查表法得出控制光圈的动作等级。
10.根据权利要求8所述的港口强光环境动态智能自适应摄像系统的摄像方法，其特征在于：所述步骤S4中还包括数据矫正用于去除无效数据，其方法为：分析步骤S2所存储的光量值信息，得到最大光量值Vmax；将Vmax信息与步骤S3中所存储的信息比对分析，得出Vmax对应的出现数量N，比较N与标准值C大小；N值小于C值，此Vmax为无效值，在存储的信息中删除Vmax对应的信息，并重复以上过程；N值大于C值，输出Vmax；同理可得出Vmin值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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