CN110958371A - 一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机 - Google Patents

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陈卫
黄明和
李峰
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Abstract

本发明公开了一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，包括连续变焦成像组件、基准底板和电视控制电子组，电视摄像机由连续变焦镜头将景物成像于相机传感器组像面，相机传感器组将视频信号传输至电视控制电子组，电视控制电子组统计计算视频信号的平均灰度值本发明涉及电视摄像机技术领域。该适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，变倍比可达48倍，长焦焦距可达480mm，摄像机探测距离远，灵敏度较高，照度适应范围0.5Lux～150000Lux，适应照度范围宽，自动调光结合控制可变光阑，相机电子快门，相机增益值完成功能，自动调光算法根据视频图像灰度值达到精确快速调节视频图像亮度的目的，摄像机自动调光时间短，不影响光学成像质量。

Description

一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机
技术领域
本发明涉及电视摄像机技术领域，具体为一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机。
背景技术
电视摄像机是指把光学图像转换成便于传输的视频信号的设备，一般分为黑白和彩色两类，按使用场合又分为演播室用、家用便携式和各种特殊环境用等类型，按摄像管的数量还分为单管、双管及三管摄像机，新型的摄像机已用电荷耦合器件(CCD)阵列代替摄像管，结构上有摄像机头(包括光学系统、摄像器件、扫描电路和预放器)与控制单元(包括同步、消隐、视频处理和控制电路等)组合成分装式和一体化两种。
电视摄像机可分为特种摄像和民用摄像两大领域，其中特种摄像主要是指在成像、侦察、跟踪、制导、预警、对抗等特种军事领域中摄像和拍照应用，在特种摄像领域中现有的电视摄像机在高变倍比，长焦小体积设计下普遍存在适应光照度范围较小，自动调光时间慢等缺点，主要指标如下：
1.变倍比小，长焦焦距短，摄像机探测距离有限；
2.适应光照度范围较小，照度适应范围500Lux～10000Lux；
3.摄像机自动调光时间慢。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，解决了变倍比小，长焦焦距短，摄像机探测距离有限，适应光照度范围较小，及摄像机自动调光时间慢的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，包括连续变焦成像组件、基准底板和电视控制电子组，其特征在于：所述连续变焦成像组件包括连续变焦镜头和传感器组，所述连续变焦镜头包括镜管导轨机构、前物镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组，所述连续变焦成像组件与电视控制电子组之间双向连接；
其自动调光方法具体包括以下步骤：
S1、电视摄像机由连续变焦镜头将景物成像于相机传感器组像面，相机传感器组将视频信号传输至电视控制电子组，电视控制电子组统计计算视频信号的平均灰度值；
S2、当平均灰度值低于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量，先通过连续变焦成像组件快速调大可变光阑口径，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机电子快门值，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机增益值，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围；
S3、当平均灰度值高于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量和和图像质量，先通过连续变焦成像组件减小相机增益值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机快门值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小可变光阑，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围。
优选的，所述镜管导轨机构的顶部与基准底板的顶部通过螺栓固定连接，所述前物镜组的表面与镜管导轨机构内壁的右侧通过螺栓固定连接，所述变倍镜组的表面通过变倍镜框与镜管导轨机构的内壁滑动连接，所述补偿镜组的表面通过补偿镜框与镜管导轨机构的内壁滑动连接。
优选的，所述后固定镜组的右侧通过后支架与镜管导轨机构的左侧固定连接，并且传感器组的右侧与后固定镜组的左侧固定连接。
优选的，所述镜管导轨机构表面的右侧通过螺栓固定连接有调焦齿轮，所述电视控制电子组的底部与镜管导轨机构表面的顶部通过螺栓固定连接。
优选的，所述镜管导轨机构正面的右侧通过螺栓固定连接有与调焦齿轮相啮合的调焦电机组，所述镜管导轨机构正面右侧的底部通过螺栓固定连接有变倍电机组。
优选的，所述镜管导轨机构的正面且位于调焦电机组和变倍电机组之间通过螺栓固定连接有变倍电位器组，所述镜管导轨机构正面左侧的顶部通过螺栓固定连接有调光电机座。
(三)有益效果
本发明提供了一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机。与现有技术相比具备以下有益效果：该适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，通过连续变焦成像组件包括连续变焦镜头和传感器组，所述连续变焦镜头包括镜管导轨机构、前物镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组，所述连续变焦成像组件与电视控制电子组之间双向连接；其自动调光方法具体包括以下步骤：S1、电视摄像机由连续变焦镜头将景物成像于相机传感器组像面，相机传感器组将视频信号传输至电视控制电子组，电视控制电子组统计计算视频信号的平均灰度值；S2、当平均灰度值低于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量，先通过连续变焦成像组件快速调大可变光阑口径，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机电子快门值，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机增益值，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围；S3、当平均灰度值高于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量和和图像质量，先通过连续变焦成像组件减小相机增益值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小相机快门值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件减小可变光阑，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围，变倍比可达48倍，长焦焦距可达480mm，摄像机探测距离远，灵敏度较高，照度适应范围0.5Lux～150000Lux，适应照度范围宽，自动调光结合控制可变光阑，相机电子快门，相机增益值完成功能，自动调光算法根据视频图像灰度值达到精确快速调节视频图像亮度的目的，摄像机自动调光时间短，不影响光学成像质量。
附图说明
图1为本发明的剖视图；
图2为本发明内部结构的后视图；
图3为本发明内部结构的俯视图；
图4为本发明系统组成框图；
图5为本发明自动调光流程图。
图中，1连续变焦成像组件、11连续变焦镜头、111镜管导轨机构、112前物镜组、113变倍镜组、114补偿镜组、115后固定镜组、12传感器组、2基准底板、3电视控制电子组、4后支架、5调焦齿轮、6调焦电机组、7变倍电机组、8变倍电位器组、9调光电机座。
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。
请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，包括连续变焦成像组件1、基准底板2和电视控制电子组3，连续变焦成像组件1包括连续变焦镜头11和传感器组12，连续变焦镜头11包括镜管导轨机构111、前物镜组112、变倍镜组113、补偿镜组114和后固定镜组115，镜管导轨机构111中的变倍管整圈转动均平滑无卡滞，不允许有空回，连续变焦成像组件1与电视控制电子组3之间双向连接；
其自动调光方法具体包括以下步骤：
S1、电视摄像机由连续变焦镜头11将景物成像于相机传感器组12像面，相机传感器组12将视频信号传输至电视控制电子组3，电视控制电子组3统计计算视频信号的平均灰度值；
S2、当平均灰度值低于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量，先通过连续变焦成像组件1快速调大可变光阑口径，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件1减小相机电子快门值，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件1减小相机增益值，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围；
S3、当平均灰度值高于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量和和图像质量，先通过连续变焦成像组件1减小相机增益值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件1减小相机快门值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件1减小可变光阑，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围。
本发明中，镜管导轨机构111的顶部与基准底板2的顶部通过螺栓固定连接，前物镜组112的表面与镜管导轨机构111内壁的右侧通过螺栓固定连接，变倍镜组113的表面与镜管导轨机构111的内壁滑动连接，补偿镜组114的表面与镜管导轨机构111的内壁滑动连接，用内径千分表测量镜管导轨机构111中镜管的内孔尺寸，根据实际尺寸精修变倍镜框和补偿镜框，要求变倍镜框和补偿镜框在镜管内平滑移动，且手感无松动。
本发明中，后固定镜组115的右侧通过后支架4与镜管导轨机构111的左侧固定连接，并且传感器组12的右侧与后固定镜组115的左侧固定连接。
本发明中，镜管导轨机构111表面的右侧通过螺栓固定连接有调焦齿轮5，电视控制电子组3的底部与镜管导轨机构111表面的顶部通过螺栓固定连接。
本发明中，镜管导轨机构111正面的右侧通过螺栓固定连接有与调焦齿轮5相啮合的调焦电机组6，镜管导轨机构111正面右侧的底部通过螺栓固定连接有变倍电机组7。
本发明中，镜管导轨机构111的正面且位于调焦电机组6和变倍电机组7之间通过螺栓固定连接有变倍电位器组8，镜管导轨机构111正面左侧的顶部通过螺栓固定连接有调光电机座9。
如图4，该自动调光电视摄像机工作时，连续变焦成像组件1通过相机传感器组12输出视频信号到电视控制电子组3，电视控制电子组3采集视频信号，统计计算每帧视频图像的平均灰度值，根据视频图像平均灰度值大小调节可变光阑大小，相机电子快门大小，相机增益值大小，从而改变视频图像的亮度达到适合人眼观察范围。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，包括连续变焦成像组件(1)、基准底板(2)和电视控制电子组(3)，其特征在于：所述连续变焦成像组件(1)包括连续变焦镜头(11)和传感器组(12)，所述连续变焦镜头(11)包括镜管导轨机构(111)、前物镜组(112)、变倍镜组(113)、补偿镜组(114)和后固定镜组(115)，所述连续变焦成像组件(1)与电视控制电子组(3)之间双向连接；
其自动调光方法具体包括以下步骤：
S1、电视摄像机由连续变焦镜头(11)将景物成像于相机传感器组(12)像面，相机传感器组(12)将视频信号传输至电视控制电子组(3)，电视控制电子组(3)统计计算视频信号的平均灰度值；
S2、当平均灰度值低于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量，先通过连续变焦成像组件(1)快速调大可变光阑口径，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件(1)减小相机电子快门值，若平均灰度值仍然低于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件(1)减小相机增益值，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围；
S3、当平均灰度值高于适合人眼观察期望值范围时，为保证光学系统进光量和和图像质量，先通过连续变焦成像组件(1)减小相机增益值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件(1)减小相机快门值，若平均灰度值依然高于适合人眼观察期望值范围，通过连续变焦成像组件(1)减小可变光阑，从而快速调节视频图像达到适合人眼观察范围。
2.根据权利要求1所述的一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，其特征在于：所述镜管导轨机构(111)的顶部与基准底板(2)的顶部通过螺栓固定连接，所述前物镜组(112)的表面与镜管导轨机构(111)内壁的右侧通过螺栓固定连接，所述变倍镜组(113)的表面通过变倍镜框与镜管导轨机构(111)的内壁滑动连接，所述补偿镜组(114)的表面通过补偿镜框与镜管导轨机构(111)的内壁滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，其特征在于：所述后固定镜组(115)的右侧通过后支架(4)与镜管导轨机构(111)的左侧固定连接，并且传感器组(12)的右侧与后固定镜组(115)的左侧固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，其特征在于：所述镜管导轨机构(111)表面的右侧通过螺栓固定连接有调焦齿轮(5)，所述电视控制电子组(3)的底部与镜管导轨机构(111)表面的顶部通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，其特征在于：所述镜管导轨机构(111)正面的右侧通过螺栓固定连接有与调焦齿轮(5)相啮合的调焦电机组(6)，所述镜管导轨机构(111)正面右侧的底部通过螺栓固定连接有变倍电机组(7)。
6.根据权利要求1所述的一种适应超宽照度范围的自动调光电视摄像机，其特征在于：所述镜管导轨机构(111)的正面且位于调焦电机组(6)和变倍电机组(7)之间通过螺栓固定连接有变倍电位器组(8)，所述镜管导轨机构(111)正面左侧的顶部通过螺栓固定连接有调光电机座(9)。
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