CN201869399U - 基于红外led的调制光补光装置 - Google Patents

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唐坚
朱学曦
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Abstract

一种基于红外LED的调制光补光装置，该装置包含依次电路连接的光传感器、分压电阻、控制电路、红外LED驱动电路和红外LED阵列，还包含分别电路连接所述控制电路的稳压电路、晶振电路和复位电路。通过光传感器检测户外可见环境光的强度，然后由控制电路输出PWM(脉宽调制)脉冲控制红外LED阵列，使红外LED阵列发出与户外环境光强度相对应的红外光，达到更好的补光效果，从而进一步提高人脸识别的性能。

Description

基于红外LED的调制光补光装置
技术领域
本发明涉及一种基于红外LED的调制光补光装置，属于生物识别技术领域。 
背景技术
人脸识别门禁必须白天黑夜都能正常工作，而白天和黑夜光线的动态变化范围非常大，夏日阳光下环境照度达50000Lux-120000Lux，夜间路灯时仅为0.1Lux，星光夜里约为0.00035Lux。对比是50万倍到3亿倍。普通摄像机只具有3∶1动态范围，宽动态摄像机达到100∶1左右，在这种情况下用作人脸识别的摄像头无论是否具有自动调整曝光功能或者通过摄像头本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。 
在一般的人脸识别系统中，为了克服日光对人脸识别的干扰和解决黑暗环境中的照明问题，普遍使用了红外LED(发光二极管)作为主动补光光源，由稳压或恒流驱动的红外LED发射近红外光，照射在被识别的人脸上，配合近红外滤光片，以此获得具有一定光照稳定性的近红外图像，供人脸识别模块进行识别。 
加了红外LED和红外滤镜后，虽然人脸识别性能有所改善，但是稳压或恒流驱动的红外LED的光照度是固定不变的，以一种不变的光照度来应对非常大的环境光线的动态范围，仍然不能得到满意的图像，对人脸识别的性能造成明显的影响。 
发明内容
本发明提供的一种基于红外LED的调制光补光装置，使用脉宽调制驱动电源来给红外LED供电，能根据环境照度自动调节红外LED的亮度，使得照射在人脸上的近红外照度与环境照度达到一定的正向比例关系，在一定程度上弥补环境光照和红外LED的光照对比问题，提高了人脸识别性能。 
为了达到上述目的，本发明提供一种基于红外LED的调制光补光装置，包含： 
依次电路连接的光传感器、分压电阻、控制电路、红外LED驱动电路和红外LED阵列； 
光传感器与分压电阻串联组成电阻分压电路； 
该调制光补光装置还包含分别电路连接所述控制电路的稳压电路、晶振电路和复位电路； 
所述的光传感器采集可见环境光，转换为相应的模拟量电阻值； 
所述的电阻分压电路通过电阻分压的方式将光传感器输出的模拟量电阻值转换为模拟电压值； 
本发明的控制电路进行A/D转换、计算高电平占空比、输出PWM脉冲信号来控制红外LED阵列中的红外LED亮和灭的时间比例，从而调整输出的红外光的强度； 
所述的红外LED驱动电路在控制电路的控制下，将PWM脉冲信号放大后，驱动红外LED阵列； 
所述的红外LED阵列包含若干组并联的红外LED组，每个红外LED组包含若干串联的红外LED和一个限流电阻；工作时，每个红外LED流过的电流根据所选用的红外LED额定电流来确定，通过调节限流电阻使所选用的红外LED达到额定工作电流值； 
所述的稳压电路提供稳定的电压给控制电路及其他元器件供电； 
所述的晶振电路为控制电路提供时钟脉冲； 
所述的复位电路可在调试时或者故障时令调制光补光重新启动。 
本发明通过光传感器检测户外可见环境光的强度，然后由控制电路输出PWM(脉宽调制)脉冲控制红外LED阵列，使红外LED阵列发出与户外环境光强度相对应的红外光，达到更好的补光效果，从而进一步提高人脸识别的性能，本发明功能强、性能可靠、电路简单、成本低、智能化水平高。 
附图说明
图1是本发明提供的一种基于红外LED的调制光补光装置的电路结构示图。 
具体实施方式
以下根据图1，具体说明本发明的较佳实施方式： 
如图1所示，为一种基于红外LED的调制光补光装置，该装置包含： 
依次电路连接的光传感器101、分压电阻102、控制电路103、红外LED驱动电路104和红外LED阵列105； 
光传感器101与分压电阻102串联组成电阻分压电路； 
该调制光补光装置还包含分别电路连接所述控制电路103的稳压电路106、晶振电路107和复位电路108； 
所述的光传感器101可选用光电二极管、光电晶体管、光敏电阻、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等； 
本发明选用最简单的光传感器光敏电阻，光敏电阻的输出特性为线性模拟量电阻输出； 
所述的光敏电阻采集可见环境光，转换为相应的模拟量电阻值； 
所述的电阻分压电路通过电阻分压的方式将光传感器输出的模拟量电阻值转换为模拟电压值； 
本发明的控制电路103选用单片机电路，进行A/D转换、计算占空比、输出PWM脉冲信号来控制红外LED阵列中的红外LED亮和灭的时间比例，从而调整输出的红外光的强度； 
在本发明中采用了单片机输出PWM脉冲来控制红外LED的方式，在脉冲的高电平时，红外LED发光，在脉冲的低电平时，红外LED不发光，当脉冲的频率大于100KHz时，相对于摄像机的快门来说，脉冲的频率很高，在一幅图像的曝光周期中，包含了多个脉冲的信号周期，其脉冲高电平占空比越大，发光的时间越长，累积的红外光平均亮度越强，反之，脉冲高电平占空比越小，发光的时间越短，累积的红外光平均亮度越弱，在一幅图像中的曝光量是相当于红外LED一直在发光，其平均亮度受到脉冲占空比的控制； 
所述的红外LED驱动电路104在控制电路103的控制下，将PWM脉冲 信号放大后，驱动红外LED阵列； 
所述的红外LED阵列105由若干串红外LED并联组成，每5个红外LED串联后再串连一个限流电阻；工作时，每个红外LED流过的电流根据所选用的红外LED额定电流来确定，通过调节限流电阻使所选用的红外LED达到额定工作电流值； 
所述的稳压电路106提供稳定的电压给控制电路103及其他元器件供电； 
所述的晶振电路107为控制电路103提供时钟脉冲； 
所述的复位电路108可在调试时或者故障时令调制光补光重新启动。 
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。 

Claims (6)

1.一种基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，该装置包含：
依次电路连接的光传感器(101)、分压电阻(102)、控制电路(103)、红外LED驱动电路(104)和红外LED阵列(105)；
所述的光传感器(101)与分压电阻(102)串联组成电阻分压电路。
2.如权利要求1所述的基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，所述的调制光补光装置还包含分别电路连接所述控制电路(103)的稳压电路(106)、晶振电路(107)和复位电路(108)。
3.如权利要求1所述的基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，所述的红外LED阵列(105)包含若干组并联的红外LED组，每个红外LED组包含若干串联的红外LED和一个限流电阻。
4.如权利要求1所述的基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，所述的光传感器(101)选用光电二极管、光电晶体管、光敏电阻、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD电荷耦合器件和CMOS互补金属氧化物半导体图像传感器中的任意一种。
5.如权利要求4所述的基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，所述的光传感器(101)优选光敏电阻。
6.如权利要求1所述的基于红外LED的调制光补光装置，其特征在于，所述的控制电路(103)采用单片机。 
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