CN112672006A - 一种摄像机的自动除冰系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种摄像机的自动除冰系统，包括摄像机、温度采集器、激光发射器、激光接收器和控制器，控制器判断温度值是否低于一个设定温度阈值。若是，则控制器向激光发射器发送开启指令，激光发射器根据开启指令开启。控制器判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器向加热器发送加热指令以使加热膜对镜片加热。若否，则控制器向加热器发送停止加热指令以使加热膜停止对镜片加热，提高现有监控摄像机除冰准确率及效率。

Description

一种摄像机的自动除冰系统

技术领域

本发明涉及摄像机领域，具体为一种摄像机的自动除冰系统。

背景技术

监控摄像机一般设置在室外以监控目标区域的情况，而室外温度在零度以下且室外下雨或湿度较大的情况下，监控镜片的外表面容易结冰，造成监控摄像机摄录的视频或图像清晰度下降，严重影响监控摄像机正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种摄像机的自动除冰系统，提高现有监控摄像机除冰准确率及效率。

为了实现上述目的，采用的技术方案为：一种摄像机的自动除冰系统，包括：

一个摄像机，其包括一个机壳和一个镜片。机壳具有一个壳腔，机壳开设一个镜片安装孔。镜片安装孔与壳腔连通。镜片设置于镜片安装孔中。

一个温度采集器，其设置于机壳的壳腔中，温度采集器具有一个温度采集端和一个温度值输出端，温度采集端位于机壳的外部且能够采集机壳外部的温度值。

一个激光发射器，其设置于壳腔中，激光发射器具有一个激光发射端和一个第一控制指令接收端，激光发射端朝向镜片，激光发射端能够发射激光束经镜片反射后形成反射激光束。第一控制指令接收端在接收到开启指令时能够使激光发射器开启，第一控制指令接收端在接收到关闭指令时能够使激光发射器关闭。

一个激光接收器，其设置于壳腔中，激光接收器具有一个激光接收端和一个功率输出端，激光接收端朝向镜片且位于反射激光束的路径上，激光接收端能够接收反射激光束。激光接收器能够获取反射激光束的激光功率值。

一个加热器，加热器具有一个加热膜和一个第二控制指令接收端，加热膜贴附于镜片的外表面。第二控制指令接收端在接收到加热指令时能够使加热膜加热，第二控制指令接收端在接收到停止加热指令时能够使加热膜停止加热。

一个控制器，其设置于壳腔中，控制器具有一个温度值接收端、功率值接收端、电源接线端和控制信息输出端。温度值接收端与温度采集器的温度值输出端连接。功率值接收端与激光接收器的功率值输出端连接。控制信息输出端分别与第一控制指令接收端和第二控制指令接收端连接。

其中，控制器判断温度值是否低于一个设定温度阈值。若是，则控制器向激光发射器发送开启指令，激光发射器根据开启指令开启。

控制器判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器向加热器发送加热指令以使加热膜对镜片加热。若否，则控制器向加热器发送停止加热指令以使加热膜停止对镜片加热。

与现有技术相比，本发明的技术效果为：激光发射器向镜片发射激光，激光接收器实质为光功率计，接收由镜片外表面反射回来的激光，测量光功率，将数据返给控制器。镜片无冰时，大部分激光透镜而出，少部分反射回来，激光接收器测得光功率低。镜片有冰时，冰层会反射、漫反射回来更多激光，激光接收器测得光功率高。将当前激光反射光功率与阙值比对，即可判定镜片是否结冰。能够提高现有监控摄像机除冰准确率及效率，提高安防监控、平安城市工程质量，提高监控摄像机使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例一的原理图。

图2为本发明镜片无冰对激光反射影响的原理图。

图3为本发明镜片结冰对激光反射影响的原理图。

图4为本发明实施例二的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。

实施例一

如图1所示，本发明一实施例为一种摄像机的自动除冰系统，摄像机10包括一个机壳和一个镜片。机壳具有一个壳腔，机壳开设一个镜片安装孔。镜片安装孔与壳腔连通。镜片设置于镜片安装孔中。

自动除冰系统包括一个温度采集器20、一个激光发射器30、一个激光接收器40、一个加热器50和一个控制器60。温度采集器20设置于机壳的壳腔中，温度采集器20具有一个温度采集端和一个温度值输出端，温度采集端位于机壳的外部且能够采集机壳外部的温度值。

激光发射器30设置于壳腔中，激光发射器30具有一个激光发射端和一个第一控制指令接收端，激光发射端朝向镜片，激光发射端能够发射激光束，以使激光束经镜片反射后形成反射激光束。第一控制指令接收端在接收到开启指令时能够使激光发射器30开启，第一控制指令接收端在接收到关闭指令时能够使激光发射器30关闭。

激光接收器40设置于壳腔中，激光接收器40具有一个激光接收端和一个功率输出端，激光接收端朝向镜片且位于反射激光束的路径上，激光接收端能够接收反射激光束。激光接收器40能够获取反射激光束的激光功率值。功率输出端能够输出激光功率值。

加热器50具有一个加热膜和一个第二控制指令接收端，加热膜贴附于镜片的外表面。第二控制指令接收端在接收到加热指令时能够使加热膜加热，第二控制指令接收端在接收到停止加热指令时能够使加热膜停止加热。

控制器60设置于壳腔中，控制器60具有一个温度值接收端、功率值接收和控制信息输出端。温度值接收端与温度采集器20的温度值输出端连接。功率值接收端与激光接收器40的功率值输出端连接。控制信息输出端分别与第一控制指令接收端和第二控制指令接收端连接。

其中，温度值接收端接收温度值输出端输入的温度值，控制器60判断温度值是否低于一个设定温度阈值。若是，则控制器60向激光发射器30的第一控制指令接收端输入开启指令，激光发射器30根据开启指令开启以产生激光束。

功率值接收端接收功率输出端输入的功率值，控制器60判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器60向加热器50发送加热指令以使加热膜对镜片加热。

本发明中设定温度阈值根据摄像机实际安装地区的环境相关，比如实际安装地区的气压高，则设定温度阈值可以为2℃，在温度采集器采集到安装地区的温度值低于2℃，则水结冰。

为了避免激光发射器30始终开启以处于工作状态。因此，在温度采集器采集到机壳外部的温度低于设定温度阈值时，则控制器60向激光发射器30的第一控制指令接收端输入开启指令，激光发射器30根据开启指令开启以产生激光束，避免激光发射器长时间工作，不仅延长激光发射器和激光接收器的使用寿命，而且减小使用激光发射器造成的电量消耗。

如图2所示，激光发射器30向镜片发射激光束，激光接收器40实质为光功率计，激光接收器40接收由镜片外表面反射回来的激光，镜片无冰时，大部分激光透镜而出，少部分反射回来，激光接收器40测得光功率低。

如图3所示，镜片有冰层时，冰层会反射、漫反射回来更多激光，激光接收器40能够接收到更多的激光，则激光接收器40测得激光功率变高。

通过设定功率阈值，功率阈值即为镜片有无结冰的激光功率界限值。控制器60将激光接收器40测得激光功率与功率阈值比对，控制器60判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器60向加热器50发送加热指令以使加热膜对镜片加热，实现摄像机镜片自动除冰。

而控制器60判断功率值低于设定功率阈值，则控制器60向加热器50发送停止加热指令以使加热膜停止对镜片加热，本发明能够提高摄像机10除冰准确率及效率，确保摄像机能够清晰地摄录到视频，提高安防监控质量。

实施例二

如图4所示，本发明一实施例为一种摄像机的自动除冰系统，摄像机10包括一个机壳和一个镜片。机壳具有一个壳腔，机壳开设一个镜片安装孔。镜片安装孔与壳腔连通。镜片设置于镜片安装孔中。

摄像机10还包括一个存储器13，存储器13能够存储摄像机10摄录的视频数据。

自动除冰系统包括一个温度采集器20、一个激光发射器30、一个激光接收器40、一个加热器50和一个控制器60。温度采集器20设置于机壳的壳腔中，温度采集器20具有一个温度采集端和一个温度值输出端，温度采集端位于机壳的外部且能够采集机壳外部的温度值。

激光发射器30设置于壳腔中，激光发射器30具有一个激光发射端和一个第一控制指令接收端，激光发射端朝向镜片，激光发射端能够发射激光束，以使激光束经镜片反射后形成反射激光束。第一控制指令接收端在接收到开启指令时能够使激光发射器30开启，第一控制指令接收端在接收到关闭指令时能够使激光发射器30关闭。

激光接收器40设置于壳腔中，激光接收器40具有一个激光接收端和一个功率输出端，激光接收端朝向镜片且位于反射激光束的路径上，激光接收端能够接收反射激光束。激光接收器40能够获取反射激光束的激光功率值。功率输出端能够输出激光功率值。

加热器50具有一个加热膜和一个第二控制指令接收端，加热膜贴附于镜片的外表面。第二控制指令接收端在接收到加热指令时能够使加热膜加热，第二控制指令接收端在接收到停止加热指令时能够使加热膜停止加热。

自动除冰系统还包括一个图像识别模块70，图像识别模块70与存储器13连接，图像识别模块70能够获取存储器13中当前存储的场景图像。图像识别模块70部署一个训练完成的二分类模型。二分类模型能够识别镜片结冰图像。

其中，在控制器60判断温度值低于一个设定温度阈值之后。图像识别模块70获取摄像机10拍摄的场景图像。将场景图像输入至二分类模型中，获取二分类模型的识别结果。控制器60根据识别结果，向激光发射器30的第一控制指令接收端输入开启或关闭指令。

激光发射器30能够根据开启指令开启以产生激光束。激光束照射到镜片上后产生反射激光束，反射激光束射入激光接收器40的激光接收端，激光接收器40生成一个激光功率值，控制器60的功率值接收端接收激光接收器40的功率输出端输入的功率值，控制器60判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器60向加热器50发送加热指令以使加热膜对镜片加热。

本发明通过训练完成的二分类模型来识别存储器存储的当前场景图像是否为结冰图像，在二分类模型的识别结果为镜片结冰图像之后，控制器生成开启指令并发送至激光发射器，进一步缩减了激光发射器的工作时间，进一步延长激光发射器的使用寿命。

而当控制器60判断功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器60向加热器50发送加热指令以使加热膜对镜片加热，实现摄像机镜片自动除冰。

本发明先是通过二分类模型确定镜片图像是否为镜片结冰图像，一般得到的识别结果准确率在80％左右，然后再特通过反射激光性能变化来验证镜片结冰。

换言之，就是当二分类模型确定镜片图像为镜片结冰图像，并且激光接收器40采集的功率值超过设定功率阈值，上述两个条件均满足时，则判定为镜片结冰。两个条件中只要一个不满足，则判定为镜片未结冰。此种方法可降低单一方式判定的误差率，避免加热器在镜片无冰片的情况下开始加热，不仅防止镜片损伤，而且减小电能浪费。本发明对摄像机镜片的除冰准确率高。

本发明在实施例二的基础上，在图像识别模块70部署训练完成的二分类模型之前，还包括：

获取样本图像集，样本图像集中包括镜片结冰图像和镜片无冰图像。将镜片结冰图像作为正样本，将镜片无冰图像作为负样本。

获取待训练二分类模型，将正样本和负样本输入至待训练二分类模型中训练，直至达到训练停止条件获得训练完成的二分类模型。

特定的具体场景下，针对不同的情况采集足够多的样本图像(白天、晚上、各个不同的时间段、场景被大雪覆盖、镜片被大雪覆盖等等)，对这些不同条件下足够多的样本图像对二分类模型的训练，训练好的二分类模型就能够自动对采集到的场景图像判断是。

图像识别模块70每隔固定时间获取存储器13中当前存储的场景图像。

控制器60根据识别结果，向激光发射器30的第一控制指令接收端输入开启或关闭指令，包括：

图像识别模获取设定数量的场景图像，将获取的多个场景图像输入至二分类模型中。

本发明中通过统计二分类模型的识别结果中镜片结冰图像的数量，计算镜片结冰图像的数量占设定数量的比例，判断比例是否高于设定比例阈值。若是，则控制器60向激光发射器30发送开启指令。若否，则控制器60向激光发射器30发送关闭指令。提高镜片结冰判定的准确率。

本发明中通过控制器60获取激光接收器在一个设定时间长度采集的多个功率值，计算时间长度采集的多个功率值的平均功率值。

控制器60判断平均功率值是否超过设定功率阈值。若是，则控制器60向加热器50发送加热指令，以使加热膜对镜片加热。若否，则控制器60向加热器50发送停止加热指令，以使加热膜停止对镜片加热。

能够进一步提高镜片结冰判定的准确率。

加热器50还包括一个环形加热圈。环形加热圈设置于镜片的外周。加热薄膜贴附于镜片的中部区域。

镜片外侧外圈安装一环形加热圈，镜片外侧表面贴合一层导电透明加热膜，可通电加热镜片，构成除冰装置。

当控制器60根据两种分析条件库判定镜片外表面结冰时，会向加热环和加热膜供电，对镜片从外圈到中心进行全面加热化冰。当控制器60判定镜片冰层彻底消失时，将停止加热环和加热膜的供电，从而停止除冰操作。由此达到对监控摄像机10镜片准确判断结冰并彻底除冰的目的。

机壳的底壁开设一个通孔，通孔邻近镜片设置；温度采集器20的温度采集端位于通孔中，温度采集端与通孔的内孔壁之间设置一个密封圈。

Claims (7)

1.一种摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述摄像机包括：

一个机壳，其具有一个壳腔，所述机壳开设一个镜片安装孔；所述镜片安装孔与所述壳腔连通；和

一个镜片，其设置于所述镜片安装孔中；

所述自动除冰系统包括：

一个温度采集器，其设置于所述机壳的壳腔中，所述温度采集器具有一个温度采集端和一个温度值输出端，所述温度采集端位于所述机壳的外部且能够采集所述机壳外部的温度值；

一个激光发射器，其设置于所述壳腔中，所述激光发射器具有一个激光发射端和一个第一控制指令接收端，所述激光发射端朝向所述镜片，所述激光发射端能够发射激光束，以使所述激光束经镜片反射后形成反射激光束；所述第一控制指令接收端在接收到开启指令时能够使激光发射器开启，所述第一控制指令接收端在接收到关闭指令时能够使激光发射器关闭；

一个激光接收器，其设置于所述壳腔中，所述激光接收器具有一个激光接收端和一个功率输出端，所述激光接收端朝向所述镜片且位于所述反射激光束的路径上，所述激光接收端能够接收所述反射激光束；所述激光接收器能够获取所述反射激光束的激光功率值；所述功率输出端能够输出所述激光功率值；

一个加热器，所述加热器具有一个加热膜和一个第二控制指令接收端，所述加热膜贴附于所述镜片的外表面；所述第二控制指令接收端在接收到加热指令时能够使加热膜加热，所述第二控制指令接收端在接收到停止加热指令时能够使加热膜停止加热；和

一个控制器，其设置于所述壳腔中，所述控制器具有一个温度值接收端、功率值接收和控制信息输出端；所述温度值接收端与所述温度采集器的温度值输出端连接；所述功率值接收端与所述激光接收器的功率值输出端连接；所述控制信息输出端分别与所述第一控制指令接收端和所述第二控制指令接收端连接。

其中，所述温度值接收端接收温度值输出端输入的温度值，所述控制器判断所述温度值是否低于一个设定温度阈值；若是，则所述控制器向所述激光发射器的第一控制指令接收端输入开启指令，所述激光发射器根据所述开启指令开启以产生激光束；

所述功率值接收端接收功率输出端输入的功率值，所述控制器判断所述功率值是否超过设定功率阈值；若是，则所述控制器向所述加热器发送加热指令以使所述加热膜对所述镜片加热。

2.根据权利要求1所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述摄像机还包括：

一个存储器13，其能够存储所述摄像机摄录的视频数据；

所述自动除冰系统还包括：

一个图像识别模块，其与所述存储器13连接，所述图像识别模块能够获取所述存储器13中当前存储的场景图像；所述图像识别模块部署一个训练完成的二分类模型；所述二分类模型能够识别镜片结冰图像；

其中，在所述控制器判断所述温度值低于一个设定温度阈值之后；所述图像识别模块获取所述摄像机拍摄的场景图像；将所述场景图像输入至所述二分类模型中，获取所述二分类模型的识别结果；所述控制器根据所述识别结果，向所述激光发射器的第一控制指令接收端输入开启或关闭指令。

3.根据权利要求2所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述图像识别模块每隔固定时间获取所述存储器13中当前存储的场景图像；

所述控制器根据所述识别结果，向所述激光发射器的第一控制指令接收端输入开启或关闭指令，包括：

所述图像识别模获取设定数量的场景图像，将获取的多个场景图像输入至二分类模型中，统计所述二分类模型的识别结果中镜片结冰图像的数量；

计算镜片结冰图像的数量占所述设定数量的比例，判断所述比例是否高于设定比例阈值；

若是，则所述控制器向所述激光发射器发送开启指令；

若否，则所述控制器向所述激光发射器发送关闭指令。

4.根据权利要求1所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述控制器获取激光接收器在一个设定时间长度采集的多个功率值，计算所述时间长度采集的多个功率值的平均功率值；

所述控制器判断所述平均功率值是否超过设定功率阈值；

若是，则所述控制器向所述加热器发送加热指令，以使所述加热膜对所述镜片加热；

若否，则所述控制器向所述加热器发送停止加热指令，以使所述加热膜停止对所述镜片加热。

5.根据权利要求2所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，在所述图像识别模块部署训练完成的二分类模型之前，还包括：

获取样本图像集，所述样本图像集中包括镜片结冰图像和镜片无冰图像；将所述镜片结冰图像作为正样本，将所述镜片无冰图像作为负样本；

获取待训练二分类模型，将所述正样本和负样本输入至待训练二分类模型中训练，直至达到训练停止条件获得训练完成的二分类模型。

6.根据权利要求1所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述加热器还包括一个环形加热圈；

所述环形加热圈设置于所述镜片的外周；所述加热薄膜贴附于所述镜片的中部区域。

7.根据权利要求1所述的摄像机的自动除冰系统，其特征在于，所述机壳的底壁开设一个通孔，所述通孔邻近所述镜片设置；

所述温度采集器的温度采集端位于所述通孔中，所述温度采集端与通孔的内孔壁之间设置一个密封圈。

Images