自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法，能夠根據(jù)采集攝像機(jī)在夜間模式下的增益值及鏡頭調(diào)焦、聚焦位置值，獲得輔助照明設(shè)備理論照射方位、光源亮度以及光源發(fā)散角度信息，進(jìn)而控制輔助照明設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，使在夜間環(huán)境下，圖像成像效果最佳的裝置及方法。本發(fā)明利用對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及位置信息的采集，可以實(shí)時(shí)、自動(dòng)的完成成像效果調(diào)節(jié)，根據(jù)成熟的參數(shù)調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)值，使調(diào)節(jié)效果符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，調(diào)節(jié)方法更為靈活、人性化。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及人們安全意識(shí)的增強(qiáng)，使安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求不斷增加，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，對(duì)設(shè)備的性能要求也在不斷提高，不僅要在白天完成高質(zhì)量的監(jiān)控任務(wù)，而且，夜間的無(wú)盲區(qū)監(jiān)控、低照度下的高成像效果也漸漸成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
[0003]目前，提高夜間成像效果的方法主要有兩個(gè):一是調(diào)整攝像機(jī)自身參數(shù)，如白平衡、日夜?fàn)顟B(tài)、曝光等；二是增加輔助照明設(shè)備，如激光器、紅外燈等。在低照度環(huán)境下，單一的調(diào)節(jié)攝像機(jī)參數(shù)，對(duì)優(yōu)化成像效果的影響較為局限，但輔助照明設(shè)備可增加環(huán)境照度，再結(jié)合攝像機(jī)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以將夜晚圖像效果提高很多等級(jí)，所以選擇增加輔助照明設(shè)備的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
[0004]利用輔助照明設(shè)備，在夜晚環(huán)境下，可對(duì)觀測(cè)物體或場(chǎng)景進(jìn)行補(bǔ)光，提高視場(chǎng)內(nèi)的整體亮度，同時(shí)，也應(yīng)避免補(bǔ)光過度導(dǎo)致過曝的現(xiàn)象出現(xiàn)，較為常見的方法是將鏡頭調(diào)焦反饋量程均分為幾個(gè)區(qū)域，在每一個(gè)區(qū)域?qū)⑤o助照明的補(bǔ)光位置與調(diào)焦位置近似為一次函數(shù)，即Y = kX+b(k、b在每一個(gè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)值不一定相同)，在控制鏡頭調(diào)焦變化時(shí)，將調(diào)焦反饋值帶入一次函數(shù)變量X中，并計(jì)算并控制輔助照明到達(dá)補(bǔ)光位置Y。上述方法只是將鏡頭的調(diào)焦位置與輔助照明補(bǔ)光位置近似為一次函數(shù)，然而，在使用不同的廠家、型號(hào)鏡頭時(shí)，聯(lián)動(dòng)劃分的區(qū)域數(shù)及劃分方式也不盡相同，使該方法在移植后的調(diào)整效果不十分理想，聯(lián)動(dòng)區(qū)域的設(shè)置也比較繁瑣，操作不簡(jiǎn)便，程序編寫思路不很清晰。
[0005]鑒于此，本發(fā)明提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，包括:成像模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)模塊以及輔助照明模塊；
[0008]其中，所述成像模塊，用于觀測(cè)場(chǎng)景的調(diào)節(jié)及視頻圖像顯示，包括鏡頭及攝像機(jī)；
[0009]所述數(shù)據(jù)處理模塊，與所述成像模塊、存儲(chǔ)模塊以及輔助照明模塊相連，用于采集所述成像模塊的信息，讀取存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)，控制輔助照明模塊動(dòng)作；
[0010]所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)包括鏡頭調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)、攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)；
[0011]所述輔助照明模塊，用于調(diào)節(jié)所述輔助照明模塊的視場(chǎng)角度或參數(shù)或照射方位，使達(dá)到由所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算所得的理論值。
[0012]進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有鏡頭的調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)表、攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)表。
[0013]進(jìn)一步地，，所述存儲(chǔ)模塊為FLASH或鐵電存儲(chǔ)器FRAM。
[0014]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用數(shù)字信號(hào)處理器或RISC微處理器或復(fù)雜的可編程邏輯單元或現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列或單片機(jī)。
[0015]進(jìn)一步地，所述輔助照明模塊采用可變焦激光器或可變焦紅外燈。
[0016]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的方法，應(yīng)用于上述裝置方案中任一項(xiàng)，包括以下步驟:
[0017](I)讀取存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0018](2)采集成像模塊中的調(diào)焦、聚焦位置反饋值；
[0019](3)根據(jù)所述調(diào)焦、聚焦位置反饋值，計(jì)算當(dāng)前場(chǎng)景物體距離鏡頭的實(shí)際距離，進(jìn)而計(jì)算輔助照明設(shè)備照射方向的調(diào)節(jié)角度，控制所述輔助照明設(shè)備旋轉(zhuǎn)到達(dá)指定位置；
[0020](4)根據(jù)所述調(diào)焦位置反饋值，查找存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊中的鏡頭的視角α，控制所述輔助照明設(shè)備光斑達(dá)到相同的視場(chǎng)角大小；
[0021](5)讀取攝像機(jī)增益值；
[0022](6)根據(jù)讀取的所述攝像機(jī)增益值，查找存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊的輔助照明輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)，并控制輔助照明設(shè)備調(diào)節(jié)亮度到指定數(shù)值。
[0023]進(jìn)一步地，在步驟(3)中所述計(jì)算輔助照明設(shè)備照射方向的調(diào)節(jié)角度，通過如下計(jì)算得到:
[0024]調(diào)節(jié)角度=arctan(A/L)或者調(diào)節(jié)角度 β = arctan (A/2L)
[0025]其中:L為實(shí)際景物距離，
[0026]A為鏡頭光軸至激光器光軸的垂直距離。
[0027]進(jìn)一步地，在步驟(4)中根據(jù)調(diào)焦位置反饋值，查找并計(jì)算存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊的鏡頭的視場(chǎng)角α，控制輔助照明設(shè)備光斑達(dá)到相同的視場(chǎng)角大小，具體算法如下:
[0028]a T = 2arctan(tan(a f/2)/T)
[0029]其中:f為鏡頭最小焦距
[0030]T為變倍數(shù)
[0031]af初始視場(chǎng)角度
[0032]a T為變倍T時(shí)對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角度；
[0033]進(jìn)一步地,所述方法還包括:
[0034](7)根據(jù)當(dāng)前的調(diào)焦位置，手動(dòng)調(diào)節(jié)所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)散角度的步驟；
[0035](8)根據(jù)當(dāng)前攝像機(jī)增益值，手動(dòng)調(diào)節(jié)所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)光亮度的步驟；
[0036](9)將步驟(7)中的調(diào)焦位置與手動(dòng)調(diào)節(jié)后的所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)散角度數(shù)據(jù)以及步驟(8)中的攝像機(jī)增益值與手動(dòng)調(diào)節(jié)后的所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)光亮度數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊中的步驟。
[0037]本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置及方法搭建簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)容易，調(diào)節(jié)思路簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)；根據(jù)鏡頭及攝像機(jī)特性調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的性能，可靠性更高；另外，存儲(chǔ)模塊中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行更新，使調(diào)節(jié)更加符合實(shí)際情況，十分理想、靈活、人性化、有針對(duì)性，方便維護(hù)；利用調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的發(fā)散角度及照明角度增強(qiáng)夜間成像效果，從空間上調(diào)節(jié)照明設(shè)備的補(bǔ)光位置在視場(chǎng)中間，避免了由于補(bǔ)光位置偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的光斑發(fā)散及光功率的浪費(fèi)，節(jié)約資源、降低功耗；利用外部存儲(chǔ)芯片作為存儲(chǔ)模塊進(jìn)行大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，節(jié)約了主控芯片的執(zhí)行時(shí)間，為算法運(yùn)算提供更多的空間和時(shí)間。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明的方法流程圖圖；
[0040]圖3是本發(fā)明視場(chǎng)角度變化關(guān)系示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明對(duì)向雙調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0042]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解為此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的裝置，包括:
[0044]成像模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)模塊以及輔助照明模塊；
[0045]其中成像模塊，用于觀測(cè)場(chǎng)景的調(diào)節(jié)及視頻圖像顯示，包括:鏡頭，可采用Y33Z15RADP ;攝像機(jī)，可采用的是HDL7312 ；
[0046]數(shù)據(jù)處理模塊，與成像模塊、存儲(chǔ)模塊、輔助照明模塊相連，用于采集成像模塊的信息，讀取存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)，控制輔助照明模塊動(dòng)作，包括:主控芯片，可采用STM32F103VCT6 ；
[0047]輔助照明模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于調(diào)節(jié)輔助照明模塊的視場(chǎng)角度或參數(shù)或照射方位，使達(dá)到由數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算所得的理論值，包括:可變焦激光器，可采用CB1000L80，可照射距離3km，0.2°?28。連續(xù)可調(diào)視場(chǎng)角；
[0048]存儲(chǔ)模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于存儲(chǔ)鏡頭調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)、攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)等，包括:存儲(chǔ)模塊可采用EEPR0MCAT24C256芯片。
[0049]所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有鏡頭的調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)表，即當(dāng)鏡頭調(diào)焦到達(dá)某位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角數(shù)據(jù)；攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)表，即當(dāng)攝像機(jī)增益在某范圍內(nèi)時(shí)，輔助照明設(shè)備的出光亮度數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊采集到成像模塊的鏡頭調(diào)焦位置、攝像機(jī)增益值時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前調(diào)焦位置視場(chǎng)角度及獲得輔助照明模塊照明光束的發(fā)光亮度，然后控制輔助照明設(shè)備的發(fā)光角度及亮度達(dá)到理論要求值。
[0050]如下表I所示，鏡頭的調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)表，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表I所示。
[0051]表I Y33Z15RADP型號(hào)鏡頭調(diào)焦反饋電壓及視場(chǎng)角關(guān)系表
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，其特征在于，包括:成像模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)模塊以及輔助照明模塊； 其中，所述成像模塊，用于觀測(cè)場(chǎng)景的調(diào)節(jié)及視頻圖像顯示，包括鏡頭及攝像機(jī)； 所述數(shù)據(jù)處理模塊，與所述成像模塊、存儲(chǔ)模塊以及輔助照明模塊相連，用于采集所述成像模塊的信息，讀取存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)，控制輔助照明模塊動(dòng)作； 所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)包括鏡頭調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)、攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)； 所述輔助照明模塊，用于調(diào)節(jié)所述輔助照明模塊的視場(chǎng)角度或參數(shù)或照射方位，使達(dá)到由所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算所得的理論值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，其特征在于， 所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有鏡頭的調(diào)焦位置及視場(chǎng)角關(guān)系數(shù)據(jù)表、攝像機(jī)增益值及輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊為FLASH或鐵電存儲(chǔ)器FRAM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用數(shù)字信號(hào)處理器或RISC微處理器或復(fù)雜的可編程邏輯單元或現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列或單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助設(shè)備的裝置，其特征在于，所述輔助照明模塊采用可變焦激光器或可變焦紅外燈。
6.一種自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置中，其特征在于，包括以下步驟: (1)讀取存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)； (2)采集成像模塊中的調(diào)焦、聚焦位置反饋值； (3)根據(jù)所述調(diào)焦、聚焦位置反饋值，計(jì)算當(dāng)前場(chǎng)景物體距離鏡頭的實(shí)際距離，進(jìn)而計(jì)算輔助照明設(shè)備照射方向的調(diào)節(jié)角度，控制所述輔助照明設(shè)備旋轉(zhuǎn)到達(dá)指定位置； (4)根據(jù)所述調(diào)焦位置反饋值，查找存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊中的鏡頭的視場(chǎng)角α，控制所述輔助照明設(shè)備光斑達(dá)到相同的視場(chǎng)角大?。? (5)讀取攝像機(jī)增益值； (6)根據(jù)讀取的所述攝像機(jī)增益值，查找存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊的輔助照明輔助照明設(shè)備亮度數(shù)據(jù)，并控制輔助照明設(shè)備調(diào)節(jié)亮度到指定數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的方法，其特征在于，在步驟(3)中所述計(jì)算輔助照明設(shè)備照射方向的調(diào)節(jié)角度，通過如下計(jì)算得到: 調(diào)節(jié)角度=arc tan (A/L)或者調(diào)節(jié)角度β = arctan (A/2L) 其中:L為實(shí)際景物距離， A為鏡頭光軸至激光器光軸的垂直距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的方法，其特征在于，在步驟(4)中根據(jù)調(diào)焦位置反饋值，查找并計(jì)算存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊的鏡頭的視場(chǎng)角α，控制輔助照明設(shè)備光斑達(dá)到相同的視場(chǎng)角大小，具體算法如下:
a T = 2arctan(tan ( a f/2)/T) 其中:f為鏡頭最小焦距 T為變倍數(shù) a f初始視場(chǎng)角度 aT為變倍T時(shí)對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)輔助照明設(shè)備的方法，其特征在于，所述方法還包括: (7)根據(jù)當(dāng)前的調(diào)焦位置，手動(dòng)調(diào)節(jié)所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)散角度的步驟； (8)根據(jù)當(dāng)前攝像機(jī)增益值，手動(dòng)調(diào)節(jié)所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)光亮度的步驟； (9)將步驟(7)中的調(diào)焦位置與手動(dòng)調(diào)節(jié)后的所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)散角度數(shù)據(jù)以及步驟(8)中的攝像機(jī)增益值與手動(dòng)調(diào)節(jié)后的所述輔助照明設(shè)備的光束發(fā)光亮度數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)模塊中的步驟。
【文檔編號(hào)】H04N5/235GK104135626SQ201410378802
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】葉晨, 王杉, 諸葛琳娜, 楊瑞鵬, 趙俊芳 申請(qǐng)人:天津市亞安科技股份有限公司