CN204156949U - 一种一次性曝光成像的高动态范围摄像机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种一次性曝光成像的高动态范围摄像机，包括壳体内镜头、图像传感器以及图像处理模块，其中壳体内镜头与图像传感器相连，图像传感器与图像处理模块相连；图像传感器为高动态范围CMOS图像传感器。本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，采用高动态范围CMOS图像传感器，精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小，从而能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，因此只需一次曝光，就能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，拓宽了对环境光照的适应范围，提高了摄像机的识别准确率；同时提高了摄像机的灵敏度；适于安装在光照变化特别大的日夜监控区域，为真正星光级别的日夜兼用型摄像机。
Description
技术领域
本实用新型属于数字电子技术领域，涉及一种用于视频监控及视频智能分析领域的一次性曝光成像的高动态范围摄像机。
背景技术
在分布式智能监控系统等智能识别领域，经常面临复杂的光照环境，比如强逆光、强侧光等，输出的图像用于普通视频监控尚可接受，因为这种应用只需要满足主观评价，但用于智能识别领域，图像的细节仍然不够清晰。
在摄像机成像过程中，遇到外部光照强烈的时候，如果曝光时间稍长，暗处的图像细节会清晰一些，但同时亮处的图像变模糊且细节会损失；如果曝光时间短一点，亮处的图像细节会清晰一些，但暗处的图像变模糊且细节会损失，这是一个两难的问题。
现有的宽动态摄像机，通过多次整体曝光等方式，在一定程度上提高了图像的质量和对环境光照的适应能力，但同时引入新的问题：多次曝光延长了摄像机的反应时间，降低摄像机的灵敏度，并且图像的叠加处理容易产生重影，需要复杂的后期处理。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种一次性曝光成像的高动态范围摄像机，能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，提高摄像机的灵敏度，简化后期的图像处理。
本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，采用一种新型的CMOS图像传感器，即高动态范围CMOS图像传感器，该图像传感器采用内部逐行曝光，并内设逐行曝光控制电路，可以精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小，因此只需一次曝光，就能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，拓宽了对环境光照的适应范围，提高了摄像机的识别准确率；同时提高了摄像机的灵敏度。
图像传感器的动态范围(Dynamic Range)是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值。
高动态范围(High-Dynamic Range，HDR)一般而言是指图像传感器的动态范围不小于54DB。
本实用新型提供一种一次性曝光成像的高动态范围摄像机，包括壳体内镜头、图像传感器以及图像处理模块，其中壳体内镜头与图像传感器相连，图像传感器与图像处理模块相连；图像传感器为高动态范围CMOS图像传感器。
本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，采用高动态范围CMOS图像传感器，精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小，从而能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，因此只需一次曝光，就能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，拓宽了对环境光照的适应范围，提高了摄像机的识别准确率；同时提高了摄像机的灵敏度。
进一步地，图像处理模块包括DSP。
本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，图像处理模块包括DSP，能够降低高动态范围摄像机的成本，有利于高动态范围摄像机的广泛应用。
进一步地，图像处理模块还包括SDRAM与FLASH，其中SDRAM与FLASH均与DSP相连。
进一步地，一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括视频输出接口CVBS+SDI，用于输出视频，视频输出接口CVBS+SDI与图像处理模块连接。
进一步地，一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括麦克风接口，用于采集现场声音，麦克风接口与图像处理模块连接。
进一步地，一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括喇叭红外遥控输入接口，用于接收控制喇叭的红外遥控信号，喇叭红外遥控输入接口与图像处理模块连接。
进一步地，一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括通信接口，用于输出视频及接收控制信息，通信接口与图像处理模块连接。
进一步地，通信接口为WiFi通讯信口、USB通信接口、RS232通信接口或ENET通信接口中的一种或几种。
本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，提供不同的通信接口，便于不同场合的应用。
进一步地，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括报警接口，用于输出报警信息，报警接口与图像处理模块连接。
与现有技术相比，本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机的有益效果在于：采用高动态范围CMOS图像传感器，精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小，因此只需一次曝光，就能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，拓宽了对环境光照的适应范围，提高了摄像机的识别准确率；同时提高了摄像机的灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机的系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，包括壳体内镜头1、图像传感器2、图像处理模块3；壳体内镜头1与图像传感器2相连，图像传感器2与图像处理模块3相连。
图像传感器2为高动态范围CMOS图像传感器，其输出的8bit/10bit RGB数据直接进入图像处理模块3。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，采用高动态范围CMOS图像传感器，精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小，从而能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，提高摄像机的灵敏度。
图像传感器2是数字摄像机的重要组成部分，根据元件的不同可分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。由于CMOS技术的高集成度、高稳定性、低成本，基于CMOS技术的图像传感器应用越来越广泛，已经成为绝大多数视觉系统的首选。
图像传感器的动态范围Dynamic Range是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值。在摄像机成像过程中，如果曝光时间稍微长点，暗处的图像细节清晰一些，但同时亮处的图像变模糊且细节会损失；如果曝光时间短一点，亮处的图像细节清晰一些，但暗处的图像变模糊且细节会损失。
传统CMOS图像传感器的动态范围与成像细节是一对矛盾：增加曝光时间可以改善细节但同时减低动态范围，反之降低曝光时间可以提高动态范围但不利于细节显示。因此传统CMOS图像传感器的动态范围不能有效地适应场景的动态范围，图像的暗处和亮处的细节体现较差。
现有的宽动态摄像机，通过多次整体曝光等方式，对亮处与暗处分别采用不同曝光条件下的图像进行拼接，在一定程度上提高了图像的质量和对环境的适应能力，同时也引入了新的问题：多次曝光延长了摄像机的反应时间，降低摄像机的灵敏度，图像的叠加处理容易产生重影，影响图像的质量，因此需要复杂的后期处理。
高动态范围CMOS图像传感器采用内部逐行曝光，并内设逐行曝光控制电路，可以精细控制每行的曝光时间和每行的增益大小；对在明亮场景中实现大负荷处理能力的低转换增益模式，对低光场景的拥有更高灵敏度和低读出噪声的高转换增益模式；从而能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，提高摄像机的灵敏度，简化后期的图像处理。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，动态范围可以达到115dB以上，远远超过以往的宽动态摄像机的动态范围。
壳体内镜头1采用大镜头，光学分辨率较高，使图像传感器2即使在光线很暗的情况下也能捕捉到清晰的图像。
所述图像处理模块3为DSP。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，图像处理模块3采用DSP，能够降低高动态范围摄像机的成本，有利于高动态范围摄像机的广泛应用。
图像处理模块3还包括SDRAM与FLASH，其中SDRAM与FLASH均与DSP相连。
图像处理模块3既能分辨夜晚低照度下的景物图像，又能分辨白天逆光(尤其是太阳光)的景物图像；识别结果保存在SDRAM中。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机包括WiFi、USB、RS232、ENET等通信接口，通信接口用于输出视频及接收控制信息，通信接口与图像处理模块3连接。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括视频输出接口CVBS+SDI，视频输出接口CVBS+SDI与图像处理模块3连接。
通信接口也可以采用上述接口中的一种或几种。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括麦克风接口，用于采集现场声音，麦克风接口与图像处理模块3连接，本实施例中采集的现场声音用于识别简单的命令。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括喇叭红外遥控输入接口，用于接收控制喇叭的红外遥控信号，喇叭用于现场语音提示，喇叭红外遥控输入接口与图像处理模块3连接。
本实施例的一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括报警输出接口，用于输出报警信息，报警接口与图像处理模块3连接。
本实用新型提供的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，因此只需一次曝光，就能够同时增强亮部图像细节和暗部图像细节，拓宽了对环境光照的适应范围，提高了摄像机的识别准确率；同时提高了摄像机的灵敏度；动态范围可以达到115dB以上，远远超过以往的宽动态摄像机的动态范围，适于安装在光照变化特别大的日夜监控区域，但需要无人值守的机房、变电站、移动通讯基站等任何需要智能监控系统的地方，真正成为星光级别的日夜兼用型摄像机。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种一次性曝光成像的高动态范围摄像机，包括壳体内镜头、图像传感器以及图像处理模块，其中所述壳体内镜头与图像传感器相连，图像传感器与图像处理模块相连；其特征在于，图像传感器为高动态范围CMOS图像传感器。
2.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述图像处理模块包括DSP。
3.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述图像处理模块还包括SDRAM与FLASH，其中SDRAM与FLASH均与DSP相连。
4.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括视频输出接口CVBS+SDI，用于输出视频，所述视频输出接口CVBS+SDI与所述图像处理模块连接。
5.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括麦克风接口，用于采集现场声音，所述麦克风接口与所述图像处理模块连接。
6.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括喇叭红外遥控输入接口，用于接收控制喇叭的红外遥控信号，所述喇叭红外遥控输入接口与所述图像处理模块连接。
7.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括通信接口，用于输出视频及接收控制信息，所述通信接口与所述图像处理模块连接。
8.如权利要求7所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述通信接口为WiFi通讯信口、USB通信接口、RS232通信接口或ENET通信接口中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的一次性曝光成像的高动态范围摄像机，其特征在于，所述一次性曝光成像的高动态范围摄像机还包括报警接口，用于输出报警信息，所述报警接口与所述图像处理模块连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107666575A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种滚动快门cmos探测器分段控制积分时间的方法 |
| WO2021076272A1 (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Horiba Instruments Incorporated | Apparatus and method generating high dynamic range video |
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2014
- 2014-09-02 CN CN201420503159.0U patent/CN204156949U/zh not_active Expired - Lifetime
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| WO2021076272A1 (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Horiba Instruments Incorporated | Apparatus and method generating high dynamic range video |
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