CN112911096B - 一种图像拍摄装置、补光模组及设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种图像拍摄装置、补光模组及设备，涉及图像监拍技术领域，图像拍摄装置包括：外壳，外壳中设有成像模组及补光模组，所述补光模组设于所述成像模组的侧部，所述补光模组至少用于形成不同光照强度的第一补光区域与第二补光区域，第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度，且第一补光区域与第二补光区域至少各有部分区域与所述成像模组的视场范围重叠。通过所述补光模组形成不同光照强度的两个补光区域，可以对相应的拍摄对象，例如人脸及车牌，分别给与合适光照强度的补光，至少在一定程度上可以辅助改善图像拍摄质量，从而便于提高车辆及人脸的识别效果。

Description

一种图像拍摄装置、补光模组及设备

技术领域

本发明涉及图像监拍技术领域，尤其涉及一种图像拍摄装置、补光模组及设备。

背景技术

在车辆监拍场景中，例如，一些车辆或道闸等设备上安装图像监拍装置，用于对其它车辆及相关驾乘人员进行监拍。所述图像监拍装置在夜间环境光线照度不足时，若要取得清晰的车牌号码、车辆颜色等信息和前排司乘人员面部特征，为保证后续车辆信息与人脸识别效果，需要为监控摄像装置配备补光设备进行补光以获取较为清晰的图像。

发明人在实现本发明创造的过程中发现：因人脸识别和车牌识别功能需同步进行，而车牌对光线的感知比较明显，夜晚环境微光即可照亮车牌，而人脸则需要强很多的光照才能看清。监控摄像装置若采用同等亮度直接补光的方式，拍摄的图像就会出现当人脸清晰时车牌会出现过爆而影响识别效果，车牌清晰时人脸会出现偏暗而影响识别效果的情况。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种补光灯及图像拍摄装置、补光模组及设备，至少在一定程度上可以辅助改善图像拍摄质量，从而便于后续提高车辆及人脸的识别效果。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

本申请实施例提供一种图像拍摄装置，包括外壳，所述外壳中设有成像模组及补光模组，所述补光模组设于所述成像模组的侧部，所述补光模组至少用于形成不同光照强度的第一补光区域与第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度，且所述第一补光区域与第二补光区域分别至少各有部分区域与所述成像模组的视场范围重叠。

可选地，所述补光模组包括一个或多个补光灯，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，所述透光视窗具有第一透光区域与第二透光区域，所述第一透光区域位于所述第二透光区域上方，且所述第一透光区域的透光率大于所述第二透光区域的透光率；其中，从所述第一透光区域出射的光线形成所述第一补光区域，从所述第二透光区域出射的光线形成所述第二补光区域。

可选地，所述补光模组包括至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，至少一个补光灯的光线出射路径上的所述透光视窗具有第一透光区域与第二透光区域，所述第一透光区域位于所述第二透光区域上方，且所述第一透光区域的透光率大于所述第二透光区域的透光率；其中，从所述第一透光区域出射的光线形成所述第一补光区域，从所述第二透光区域出射的光线形成所述第二补光区域。

可选地，所述透光视窗的第二透光区域采用半遮光处理。

可选地，所述半遮光处理包括所述透光视窗的第二透光区域采用半透明材料，或者，在所述第二透光区域设置半透明涂层或贴膜。

可选地，所述补光模组包括至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，其中一个补光灯的光线出射路径上的透光视窗为具有用于将照射至透光视窗上的光线向预定方向偏折出射的偏光结构元件，从该偏光结构元件出射的光线与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域。

可选地，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片的入射面与所述补光灯的光轴垂直设置，所述偏光片的出射面具有斜面，且所述斜面的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

可选地，所述偏光结构元件为偏光片，在所述偏光片的出射面上具有锯齿状结构，所述锯齿状结构包括多个相连的齿槽，所述齿槽包括第一侧壁及与所述第一侧壁一端相连的第二侧壁，且所述第一侧壁的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

可选地，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片倾斜设置于所述补光灯的光线出射路径上，且所述偏光片的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

可选地，在设置的透光视窗为偏光结构元件的补光灯到所述偏光结构元件之间还设有凸透镜灯杯。

可选地，所述补光模组至少包括一个补光灯，所述成像模组包括镜头，所述外壳中至少设有第一分隔腔及第二分隔腔，所述补光灯设于所述第一分隔腔中，所述成像模组设于所述第二分隔腔中；

所述外壳前端具有一体式镜片，所述一体式镜片对应所述补光灯具有透光视窗区，对应所述镜头具有镜头透光区，所述外壳前端至少对应所述一体式镜片、位于所述透光视窗区与所述镜头透光区之间的区域具有遮光部。

可选地，所述遮光部的长度大于或等于从靠近镜头透光区侧的透光视窗区边缘进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离。

可选地，所述镜头透光区和/或透光视窗区为矩形。

可选地，所述成像模组包括图像传感器及设于所述图像传感器前方的镜头，所述图像传感器拍摄的图像竖向尺寸大于横向尺寸。

可选地，所述外壳上、用于安装所述一体式镜片的端面上设有溢胶槽。

可选地，所述外壳上、用于安装所述一体式镜片的端面上还设有用于限定点胶厚度的限位凸起部。

可选地，所述成像模组距离拍摄对象2～4米时，所述第一补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的预定位置以上，所述第二补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的所述预定位置以下。

可选地，所述预定位置为所述拍摄对象上距离地平面高度0.8～1.2m的位置。

第二方面，本发明还实施例提供一种补光模组，包括：补光灯，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，所述透光视窗用于将所述光线形成不同光照强度的第一补光区域及第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度。

第三方面，本发明还实施例提供一种补光模组，包括：至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，其中一个补光灯的光线出射路径上的透光视窗为具有用于将照射至透光视窗上的光线向预定方向偏折出射的偏光结构元件，从该偏光结构元件出射的光线与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域。

第四方面，本发明还实施例提供一种图像监拍设备，包括载体，在所述载体上、距离地平面第一高度位置处安装有第一方面任一所述的图像拍摄装置。

相对于现有技术中的监控摄像装置采用同等亮度直接补光的方式，未能兼顾不同拍摄对象对光线的感知特性而影响图像拍摄质量而言，本申请实施例提供的图像拍摄装置、补光模组及图像监拍设备，兼顾了车牌与驾乘人员人脸拍摄所需光线的感知特性，由于采用的补光模组至少用于形成不同光照强度的第一补光区域与第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度，其中第一补光区域对应驾乘人员人脸、第二补光区域对应车牌给与合适光照强度的补光，且所述第一补光区域与第二补光区域至少各有部分区域与所述成像模组的视场范围重叠，以实现对不同拍摄对象分别补光，至少在一定程度上可以辅助改善图像拍摄质量，从而便于后续提高车辆及人脸的识别效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请图像拍摄装置一实施例结构示意图；

图2为本申请图像拍摄装置一实施例光路示意图；

图3为图2中形成的补光区域及拍摄视场区域示意图；

图4为本申请图像拍摄装置另一实施例结构示意图；

图5为图4中图像拍摄装置的补光区域及拍摄视场区域示意图；

图6为图4中图像拍摄装置一实施例补光区域与拍摄视场区域立体示意图；

图7为本申请中图像拍摄装置又一实施例结构示意图；

图8为图7中图像拍摄装置的一实施例补光光线光路示意图；

图9为图7中图像拍摄装置形成的补光区域及拍摄视场区域示意图；

图10为图7中图像拍摄装置一实施例补光区域与拍摄视场区域立体示意图；

图11为本申请图像拍摄装置再一实施例结构示意图；

图12为本申请图像拍摄装置一实施例局部剖视结构示意图；

图13为本申请图像拍摄装置又一实施例结构示意图；

图14为本申请图像拍摄装置一实施例局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

为了帮助理解本申请，下面对相关技术作一简要介绍：

目前，智能相机大多只具备人脸识别或只具备车牌识别功能，同时具备这两项功能的设备极少，一些具备人脸识别以及车牌识别双重功能的智能相机，主要应用在道闸口或可移动的设备上，可移动的设备例如车辆。

发明人在实现本发明创造的过程中发现：因人脸识别和车牌识别功能需同步进行，而车牌对光线的感知比较明显，夜晚环境微光即可照亮车牌，而人脸则需要强很多的光照才能看清。而目前的图像拍摄装置一般采用同等亮度直接补光的方式，致使图像就会出现当人脸清晰时车牌会出现过爆而无法识别，车牌清晰时人脸会出现偏暗而无法识别的情况。

针对现有技术中存在的上述问题，本申请的技术方案从图像拍摄装置采用的补光灯的结构出发，使补光灯形成不同的补光区域，以对人脸与车牌的采用不同强度的光分别补光，从而可改善人脸及车牌同步进行图像拍摄的图像质量。

参看图1至图11所示，本申请实施例提供的图像拍摄装置，适用于图像拍摄及图像识别技术应用场景中；特别地，还适用于黑暗环境中对不同感光特性的物体进行同步拍摄，例如对车牌及驾乘人员人脸拍摄。

所述图像拍摄装置包括：外壳100，所述外壳100中设有成像模组110及补光模组130，所述补光模组130设于所述成像模组110的侧部，所述补光模组130至少用于形成不同光照强度的第一补光区域210与第二补光区域220，所述第二补光区域220的光照强度小于所述第一补光区域210的光照强度，且所述第一补光区域210与第二补光区域220分别至少各有部分区域与所述成像模组110的视场范围111重叠。

其中，所述图像拍摄装置可以为相机(为便于描述，下文中也用相机代指图像拍摄装置)，成像模组110包括图像传感器及镜头，所述成像模组110的视场范围111也可以称为拍摄视野；一般地，物距一定的前提下，视场角越大，视场范围111也越大；反之，则越小。

在一些实施例中，所述第二补光区域220至少有部分位于所述第一补光区域210下方；例如，应用于车牌与驾乘人员等具有上下方位关系的图像拍摄分区补光。

在图6与图10中，第一补光区域210具体为图中的圆形区域，第二补光区域220为图中的大圆弧区域，成像模组的视场范围(或称为拍摄视野)111为图中的矩形区域。

在一些图像拍摄装置被安装在移动设备，例如无人巡逻车上的应用实施例中，用于进行辖区内车辆的安全性巡逻检查；根据针对的实际拍摄对象，例如车辆，其车牌的位置与驾乘人员人脸的位置处于不同的高度，因此，需要根据拍摄对象的具体拍摄部位距离地平面的高度及物距来确定第一补光区域210与第二补光区域220的临界位置230。在一些实施例中，所述成像模组110距离拍摄对象2～4米时，所述第一补光区域210与成像模组110的视场范围111重叠部分位于拍摄对象的预定位置以上，所述第二补光区域220与成像模组110的视场范围111重叠部分位于拍摄对象的所述预定位置以下。所述预定位置即前述的临界位置，所述预定位置为所述拍摄对象上距离地平面高度0.8～1.2m的位置。

在一些实施例中，大多数车辆的车牌一般低于1m的高度，而人脸的位置一般高于1m而低于2m(小孩子除外)的高度；因此，基于此两种拍摄部位的位置特点，可将图像传感器的方位竖向安装，即图像竖幅输出；在一些实施例中，所述成像模组110包括图像传感器及设于所述图像传感器前方的镜头，所述图像传感器拍摄的图像竖向尺寸大于横向尺寸。这样，可以较好地适应拍摄对象的分布特点，并在拍摄对象高于1m的区域形成第一补光区域210，用于人脸识别；在低于1m的区域形成第二补光区域220，用于车牌识别。由于从所述第一透光区域出射的光线光照强度大于从所述第二透光区域出射的光线强度，因此，相对而言，在上述不同位置区域形成的第一补光区域210为强补光，第二补光区域220为弱补光。这样，可以对人脸和车牌进行同步且区别补光，在一定程度上可以改善图像的拍摄质量。

需要说明的是，该处以预定位置(即临界位置)为距离地平面1m的高度为例，根据前面的描述可知，根据拍摄对象的特点该值也可能有所不同，因此，该值仅仅是示意性说明，不能视为对本发明实施例的具体适用的预定位置值限定。

本申请实施例提供的图像拍摄装置，兼顾了车牌与驾乘人员人脸拍摄所需光线的感知特性，由于采用的补光模组130至少用于形成不同光照强度的第一补光区域210与第二补光区域220，且所述第二补光区域220至少有部分位于所述第一补光区域210下方，所述第二补光区域220的光照强度小于所述第一补光区域210的光照强度，其中第一补光区域210对应驾乘人员人脸、第二补光区域220对应车牌给与合适光照强度的补光，且所述第一补光区域210与第二补光区域220至少各有部分区域与所述成像模组110的视场范围111重叠，以实现对不同拍摄对象分别补光，至少在一定程度上可以辅助改善图像拍摄质量，从而便于后续提高车辆及人脸的识别效果。

当然，基于本发明的分区补光以提高图像拍摄质量的技术构思，本方案也可以用于一些其它的非车辆拍摄及识别场景中，上述涉及的车辆的车牌及人脸识别的应用场景及相应的技术效果，是为了叙述方便，不能视为对本发明实施例技术方案本身及其应用场景和技术效果的限定。

另外，需要说明的是，在本发明实施例描述的方案中，补光模组至少用于形成第一补光区域与第二补光区域，为了便于叙述及简要起见，在本文中基本是基于两个补光区域进行描述的。可以理解的是，基于本发明的对拍摄对象进行分区补光以提高图像拍摄质量的技术构思，可以根据具体场景需要，形成三个或四个乃至更多个补光区域，以适应更多的图像拍摄或识别场景的不同拍摄对象所具有的不同的光线感知特性，从而针对性地分别进行补光，以提高图像的拍摄质量，进而便于后续提高拍摄对象中的目标物(或，目标特征)的识别效果。

所述补光模组130可以包括一个或多个补光灯；具体的补光灯的数量以满足实际需求为准，实际需求可以包括补光强度、安装空间等。例如，在一些需要实现较远距离补光的场景中，由于单颗补光灯补光强度有限，因此，需要设置多个补光灯；反之，则一颗也可以。而例如在一些安装空间受限的场景中，补光灯的数量太多，安装空间不够，因此，不能设置较多数量的补光灯。

具体地，参看图1至图6所示，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗131，所述透光视窗131具有第一透光区域1311与第二透光区域1312，所述第一透光区域1311位于所述第二透光区域1312上方，且所述第一透光区域1311的透光率大于所述第二透光区域1312的透光率；其中，从所述第一透光区域1311出射的光线形成所述第一补光区域210，从所述第二透光区域1312出射的光线形成所述第二补光区域220。

为了适应大部分的使用环境，一般会设计使用2颗或更多的补光灯，这样可实现分区补光的结构方案的具体实现方式也会进行组合实现。为便于描述，在具有多个补光灯的实施例中，以下以两个为例的结构方案详细说明，当然也可以为两个以上。

在一些具有至少两个补光灯组成的补光模组130的实施例中，例如，至少两个补光灯的前方分别设置透光视窗131，且该两个透光视窗131均具有第一透光区域1311与第二透光区域1312，且第一透光区域1311与第二透光区域1312均有光线透过；由于补光灯数量增加，形成的第一补光区域210与第二补光区域220的光线强度得到加强，可实现更远距离的图像识别。

另外，本实施例中，还可以通过设置用于控制补光灯开关的控制装置，以根据实际补光要求开启一颗或多颗补光灯。例如当拍摄对象距离相机较近时可以只打开一个补光灯，距离较远时可打开两颗或更多的补光灯以更好的适应图像拍摄的补光需求，由于所采用的至少两个补光灯，每一个补光灯的前方的透光视窗131均具有第一透光区域1311与第二透光区域1312，因此，无论是开启一颗补光灯还是多颗，均可以实现分区对应补光的目的。

当然，在一些实施例中，所述补光灯的最大输出光量也可以通过硬件设计以及软件控制来调节，本领域技术人员根据本发明的技术构思，结合现有技术可根据需要自行设置，为凸显本发明主旨，在此就不再赘述。

参看图4所示，在所述补光模组130至少包括两个补光灯的实施例中，其中一个补光灯132前方设置的透光视窗131的第二透光区域1312的透光率为0(显然也符合第一透光区的透光率大于第二透光区的透光率)，即遮挡处理；则与之配合形成第一补光区域210与第二补光区域220的另一个补光灯133，或者设置成一个透光区域的透光视窗131，或者设置成本发明中上述具有两个透光区域的透光视窗131，但是，该补光灯的透光视窗131的第二透光区域1312的透光率需大于0。

在一些实施例中，所述补光模组还包括至少一个红外补光灯，其中，所述红外补光灯的透光视窗134比补光灯132和133的透光视窗131小。

其中，所述透光视窗131的第二透光区域1312采用半遮光处理。这样，可以降低从第二透光区域1312透过的光照强度，便于形成两个不同光照强度的补光区域。

所述半遮光处理包括所述透光视窗131的第二透光区域1312采用半透明材料，所述半透明材料，例如可以为通过一定的工艺，例如磨砂，制成的半透明树脂或玻璃等光学材料。

或者，所述半遮光处理包括在所述第二透光区域1312设置半透明涂层，例如，采用喷涂的工艺在玻璃或树脂等光学器件表面喷涂油漆或油墨等，也可以采用印刷的工艺在在玻璃或树脂等光学器件表面印刷油墨等。

或者在所述第二透光区域1312设置半透明贴膜，例如通过粘接的工艺将半透明贴膜粘贴于玻璃或树脂等光学器件表面。

参看图4至图6所示，在一些实施例中，例如图4所示的至少两个补光灯的方案中，其中一个补光灯的位于下半部分的第二透光区域1312采用遮光(也可以认为是挡光)处理，只允许位于上半部分的第一透光区域1311出射光线，其与另外一颗补光灯的部分光线叠加形成强光照的第一补光区域210，用于人脸识别，另外一颗补光灯的其余部分光线形成弱光照的第二补光区域220，用于车牌识别。

其中，所述透光视窗131的第一透光区域1311与第二透光区域1312的占比也与物距及拍摄对象不同部位的位置有关，在本发明的一些应用环境中：黑暗环境下，定义物距3m外、1m高度以上属于人脸识别区域，1m以下为车牌识别区域，结合相机的实际安装角度，透光视窗131约50％被遮挡，50％开放，即第一透光区域1311与第二透光区域1312分别约占50％。

在第二透光区域1312遮挡处理的方案中，可以将第二透光区域1312单独设计成可调节的挡光部件，通过调节所述挡光部件的位置，可以改变用于人脸识别的第一补光区域210和车牌识别的第二补光区域220的比例，实际使用过程中，其适应性更好；例如，对于拍摄对象为货车与小汽车的情况，小汽车车牌及驾驶室高度位置与货车均有不同，为了能够使图像拍摄装置适应两种不同规格车辆的图像识别，可以通过调整所述挡光部件的上下方向的占比即可适应相应车辆图像识别对拍摄图像的要求。

可以理解的是，在前述的实现第一补光区域210与第二补光区域220分别补光的具体实现方式中，由于第二透光区域1312采用了半遮挡或遮挡处理，会使补光灯发出的部分光线得不到有效利用而出现光能损失的现象。

因此，参看图7至图11所示，在另一些可替代的实施例中，所述补光模组130包括至少两个补光灯140(请注意，该实施例中的补光灯的标记号与前述实施例附图中补光灯标记号不同，用于区别)，在一些实施例中，至少在所述图像传感器两侧分别设置至少一个所述补光灯；所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗131，其中一个补光灯的光线出射路径上的透光视窗131为具有用于将照射至透光视窗131上的光线向预定方向偏折出射的偏光结构元件，从该偏光结构元件出射的光线与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域210，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域220。

其中，在一些需要实现第一补光区域的光照强度大于第二补光区域的光照强度的应用场景中，所述预定方向为斜上前方。

本实施例中，通过在至少一个补光灯的光线出射路径上设置偏光结构元件，使光线在出射至该偏光结构元件入射面时，使光线在出射面发生偏转折射，与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域210，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域220。这样，相对于前述的半遮光或遮光的方案，可以极大地降低光能的损失。进一步地，在达到相同补光效果的情前提下，本方案可以采用较小功率的补光灯即可达到预期补光效果，从而可降低耗能。

更进一步地，由于功耗降低，其发热量也同步减少，从而可以减轻图像拍摄装置整机的散热负担，在一定程度上可以缩小产品外形尺寸或降低设计制造成本、提高整机的可靠性及寿命。

在本发明的一些实施例中(未图示)，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片的入射面与所述补光灯的光轴垂直设置，所述偏光片的出射面具有斜面，且所述斜面的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

在一些实施例中，所述斜面相对于补光灯光轴的倾斜斜率为正。其中，斜率为数学学科中的名词，可用于表征直线相对于水平面的倾斜方向及坡度，斜率一般有三种情况，分别为正(表示沿着横坐标轴正方向逐渐上升)、负(表示沿着横坐标轴正方向逐渐下降)及0(表示沿着横坐标轴正方向不变)。

本实施例中，通过将所述偏光片的入射面与所述补光灯的光轴垂直设置，所述偏光片的出射面具有斜面，且所述斜面的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致设置，可以使补光灯照射于偏光结构元件上的光线向预定斜向上前方向出射，从而与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域210。

其中，偏光片若设计成具有一个斜面的楔形结构件，为了满足出射面出射的光线偏折角度要求，偏光片整体需要较厚，斜面的斜率才能较大，以满足光线偏折的要求。

参看图7及图8所示，在另一可替代实施例中，所述偏光结构元件为偏光片P，在所述偏光片P的出射面上具有锯齿状结构1313，所述锯齿状结构1313包括多个相连的齿槽1314，所述齿槽1314包括第一侧壁1315及与所述第一侧壁1315一端相连的第二侧壁1316，且所述第一侧壁1315相对于补光灯光轴的倾斜斜率为正。

相比于前述实施例中设计成一个完整的楔形结构件，本实施例通过将偏光片的出射面表面设计成很多个齿槽相连组成的锯齿状结构，在满足预定偏折角度偏折出射光线的要求的同时，可以减小偏光片的厚度，从而使图像拍摄装置整体结构变小。

在又一些可偏折出射光线，以与另一个补光灯的部分光线形成第一补光区域210的实施例中，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片倾斜设置于所述补光灯的光线出射路径上，且所述偏光片的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。通过将一个补光灯前方的偏光结构元件，即偏光片，倾斜安装于该补光灯的光线出射路径上，且相对于补光灯光轴的倾斜斜率为正进行安装，可以实现偏折出射光线，与另一个补光灯的部分光线形成第一补光区域210，并进而实现能够对拍摄对象的不同部位进行不同光照强度的补光目的。

为了增强第一补光区域210的光照强度，在使用至少两颗补光灯的情况下，在其中的一颗设置的透光视窗131为偏光结构元件的补光灯到所述偏光结构元件之间还设有凸透镜灯杯135，如图7所示。通过在该补光灯前方设置凸透镜灯杯135，形成小角度聚光光束之后再通过偏光结构元件使出射光线偏折预定角度向斜向前上方照射，另外一颗补光灯发射的大角度发散光束，覆盖整个画面；偏折的小角度光束与大角度光束的上半部分叠加形成强补光的第一补光区域210，用于人脸识别补光；大角度光束的下半部分形成弱补光的第二补光区域220，用于车牌识别补光；如图10和图11所示。

在一些实施例中，为了防止内置补光灯对镜头产生干扰，成像模组110前端的镜头和补光灯大多采用物理隔离，使补光灯的光线不能直接到达镜头表面避免眩光对图像质量产生影响。

但是，上述物理隔离方案一般将补光灯与镜头的透光视窗(俗称防护镜片)单独设计，即分体式结构。导致的不利影响是：结构复杂，零件多，制造成本高。

因此，参看图11和图12所示，在本发明的另一些实施例中，所述补光模组130至少包括一个补光灯，在图12所示的实施例中包括两个补光灯132，所述成像模组110包括镜头，所述外壳100中至少设有第一分隔腔101及第二分隔腔102，所述补光灯132设于所述第一分隔腔101中，所述成像模组110设于所述第二分隔腔102中。

所述外壳100前端具有一体式镜片103，所述一体式镜片对应所述补光灯具有透光视窗区104，对应所述镜头具有镜头透光区105，所述外壳100前端至少对应所述一体式镜片、位于所述透光视窗131区与所述镜头透光区之间的区域具有遮光部106，用于防止从补光灯发出的光线在进入一体式镜片中后，在一体式镜片出射面形成的反射光线不能反射到达镜头表面，从而可以防止出现窜光的现象。

其中，为确保透光效果，一体式镜片材料可选择玻璃或透明树脂；具体选择可以根据实际使用场景确定：如需要较好的耐磨性，也需要一定的耐冲击性能，可考虑使用钢化处理玻璃；也可以考虑使用PMMA+PC的复合板材(其中，PMMA俗称亚克力；PC中文名为：聚碳酸酯。)硬化处理，兼顾冲击和耐磨性；使耐冲击性能得到了提升。

本发明的一体式镜片采用了局部透光的方案：一些实施例中，在不需要透光的地方，在其背面进行了遮光处理，只保留了局部需要透光的区域，对于用于补光的透光视窗区域，根据前述实施例的具体补光方案进行全透或半透或局部透处理。因此，整个一体式镜片表面被分割成镜头透光区域104、补光灯透光区域105及不透光区域107三个部分，其中不透光区域106有一部分形成所述遮光部106。

本实施例中，通过采用一体式镜片结构，即将补光灯透光、镜头透光及防窜光等功能在同一个大的镜片上实现，工艺结构简化，降低成本，且可以在一定程度上避免因窜光影响图像拍摄质量的问题。

前已述及窜光的问题，可以理解的是，补光灯发出的光在透过镜片的时候，其中大部分的光透过镜片照亮前方物景，而另外小部分的光在镜片内部会发生反射，而有可能直接到达镜头表面，出现眩光而影响图像质量；常规的解决方案就是简单的物理隔离，采用分体式的镜片。

本实施例中，在采用一体式镜片的基础上，通过结构上的改进解决了窜光的问题。其中，为保证有效防止进入一体式镜片内部的小部分的光在镜片内部发生反射，可能直接到达镜头表面，如图12所示，在一些实施例中，所述遮光部的长度大于或等于从靠近镜头透光区侧的透光视窗区104边缘进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离x。

仍如图13所示，图中，α为补光灯受到结构件遮挡后的最大光束角；β为最大光束角经镜片折射后的角度；d为补光灯透光孔宽度；h为补光灯到镜片表面的距离；x为进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离x；L为遮光部宽度；t为镜片厚度；γ为镜片折射率。

根据图12所示的结构中的光学几何关系，有：

因此，确定遮光部宽度L的最低要求应满足

根据上述得到的遮光部宽度的设计要求公式可得到如下防窜光方案：

在一些防窜光方案中，可以根据镜头视野角要求，合理布置补光灯的位置：补光灯在能满足补光角度需求的情况下尽量远离镜片或缩小透光孔尺寸，即增大公式中的h值，减小d值，使反射光无法到达镜头表面，而是被镜头附近的遮光部吸收遮挡。

在另一些防窜光方案中，在外观造型允许的情况下，尽量拉大镜头镜头透光区边缘到补光灯透光视窗131区域边缘之间的宽度，即公式中的遮光部的宽度L值，使反射的光线不能直接到达镜头表面；

在又一些防窜光方案中，当相机的外形尺寸较小且补光视野所需角度较大时，一味的将补光灯远离镜片布置或拉大补光灯和镜头之间的水平距离可能依然无法满足需求，因此，所述镜头透光区和/或透光视窗131区为矩形。

一般情况下，镜头透光区和透光视窗131区都为圆形结构，由于图像是矩形的，因此实际真正有用的镜头透光区和透光视窗131区应该是圆形结构的内接矩形透光区域，其它不需要的地方可以进行遮光处理。这样通过将镜头透光区和透光视窗131区改成为矩形结构，减小了透光孔的宽度d值，相应就增加了镜头透光区边缘到补光灯透光视窗131区域边缘之间的遮光部宽度L值。如图13所示透光孔无用面积减少后的镜头透光区和透光视窗131区的开孔状态。

在一些实施例中，上述三种防窜光的方案也可以结合使用，基本可以满足大部分相机的拍摄视野需求，从而可以更好地解决防窜光的技术问题。

本发明实施例提供的图像拍摄装置，通过采用一体式镜片，有效降低成本；且提出了一体式镜片应用的可行性条件以及上述的用于确定遮光部宽度的数学简化模型，可以实现解决窜光的技术问题。

对于前述的一些分体式镜片设计方案，由于镜头透光区和透光视窗131区等分别进行单独设计，对于具有防水要求的产品，其所需点胶区域多，点胶密封面窄，防水失效概率将增加，可靠性降低。而本实施例中，通过采用一体式镜片结构，点胶区域面积大大增加，还可以有效减少点胶区域，使得点胶效率得到提高，且在一定程度上还可以提高防水效果。

参看图14所示，在一些实施例中，所述外壳100上、用于安装所述一体式镜片的端面上设有溢胶槽108，防止胶水在镜片粘接之后从周边溢出而影响外观。

为了有效保证点胶的厚度，在另一些实施例中，所述外壳100上、用于安装所述一体式镜片的端面上还设有用于限定点胶厚度的限位凸起部109。该限位凸起部为镜片在安装方向上的定位结构，高于点胶面110有0.1-0.5mm，一体式镜片在装配下压过程中首先接触到胶水，使胶水向两侧溢，然后一体式镜片再与限位筋接触，在一定程度上阻止了胶水向透光区域溢胶的趋势，且其限位作用保证了胶膜的厚度，避免了胶水被无限制挤压，保证了防水性能。

本发明实施例提供的图像拍摄装置，其外壳100端面上通过设置内、外溢胶槽及限位凸起结构，可以有效防止胶水外溢或内溢到透光孔，保证了产品外观；而且点胶区域面积变大，降低了实际生产的难度，使点胶可操作性大大改善。

实施例二

基于实施例一中图像拍摄装置中涉及的补光方案的描述，本发明还实施例提供了一种补光模组130，包括：补光灯，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗131，所述透光视窗131用于将所述光线形成不同光照强度的第一补光区域210及第二补光区域220，所述第二补光区域220至少有部分位于所述第一补光区域210下方，所述第二补光区域220的光照强度小于所述第一补光区域210的光照强度。

其中，所述透光视窗131的第二透光区域1312采用半遮光或遮光处理。所述半遮光处理包括所述透光视窗131的第二透光区域1312采用半透明材料，或者，在所述第二透光区域1312设置半透明涂层或贴膜。

或者，所述遮光处理包括：所述透光视窗131第二透光区域1312采用不透明材料，或者在所述第二透光区域1312设置不透明涂层或贴膜。

本发明实施例的技术方案及技术效果具体可参看实施例一种的相关描述，在此就不再赘述。

实施例三

基于实施例一中图像拍摄装置中涉及的补光方案的描述，本发明还实施例提供了一种补光模组130，包括：至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗131，其中一个补光灯的光线出射路径上的透光视窗131为具有用于将照射至透光视窗131上的光线向预定方向偏折出射的偏光结构元件，从该偏光结构元件出射的光线与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域210，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域220。

其中，在一些需要实现第一补光区域的光照强度大于第二补光区域的光照强度的应用场景中，所述预定方向为斜上前方。

在一些实施例中，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片的入射面与所述补光灯的光轴垂直设置，所述偏光片的出射面具有斜面，且所述斜面的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。在另一些实施例中，所述偏光结构元件为偏光片，在所述偏光片的出射面上具有锯齿状结构，所述锯齿状结构包括多个相连的齿槽，所述齿槽包括第一侧壁及与所述第一侧壁一端相连的第二侧壁，且所述第一侧壁的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

在又一些实施例中，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片倾斜设置于所述补光灯的光线出射路径上，且所述偏光片的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

在前述的补光模组130实施例中，位于所述补光灯前方、在所述补光灯到所述透光视窗131之间还设有凸透镜灯杯。

本发明实施例的技术方案及技术效果具体可参看实施例一种的相关描述，在此也不再赘述。

实施例四

在实施例一的基础上，本发明还实施例提供了一种图像监拍***，包括载体，在所述载体上、距离地平面第一高度位置处安装有权利要求1至18任一所述的图像拍摄装置。

具体地，所述成像模组的镜头光心到拍摄对象的物距为2～4m时，所述补光模组形成的所述第一补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的第二高度位置以上，所述补光模组形成的所述第二补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的所述第二高度位置以下，所述第一高度位置与第二高度位置分别距离地平面为0.8～1.2m。

其中，第一高度位置与第二高度位置即实施例一中的预定位置，图像拍摄装置的安装位置(即第一高度位置)，与第一补光区域210和第二补光区域220的临界位置230(即第二高度位置)在允许的安装误差范围内一般基本相同，当略有不同时，可以通过调整图像拍摄装置的俯仰角以适应补光区域的位置要求。

另外，上述物距还可以根据客户要求进行定制，在物距发生变化时(对应补光距离也发生变化)，第一补光区域、第二补光区域及成像模组的拍摄视野也会发生变化，但照射至拍摄对象上的第一补光区域与第二补光区域的临界位置需基本不变。

在一些实施例中，所述载体可以为固定于某位置的设备，例如道闸；所述载体还可以为移动物体，例如车辆。其拍摄对象一般为车辆。第一高度位置与第二高度位置一般根据大多车辆的车牌与驾驶室所在高度进行确定，以使图像拍摄装置形成的第一补光区域、第二补光区域分别为车辆的车牌位置及驾乘人员所在位置分段补光，进而保证成像模组能够拍摄到高质量的图像。

本发明实施例提供的图像监拍设备，包括载体，通过在载体上预定高度的位置处设置了实施例一任一所述的图像拍摄装置，兼顾了车牌与驾乘人员人脸拍摄所需光线的感知特性，由于采用的补光模组至少用于形成不同光照强度的第一补光区域与第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度，其中第一补光区域对应驾乘人员人脸、第二补光区域对应车牌给与合适光照强度的补光，且所述第一补光区域与第二补光区域至少各有部分区域与所述成像模组的视场范围重叠，以实现对不同拍摄对象分别补光，至少在一定程度上可以辅助改善图像拍摄质量，从而便于后续提高车辆及人脸的识别效果

需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种图像拍摄装置，其特征在于，用于对不同感光特性的物体进行同步拍摄，包括外壳，所述外壳中设有成像模组及补光模组，所述补光模组设于所述成像模组的侧部，所述补光模组至少用于形成不同光照强度的第一补光区域与第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度，且所述第一补光区域与第二补光区域分别至少各有部分区域与所述成像模组的视场范围重叠，以用于改善不同感光特性的物体同步进行图像拍摄的图像质量；

所述补光模组包括至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，至少一个补光灯的光线出射路径上的所述透光视窗具有第一透光区域与第二透光区域，所述第一透光区域位于所述第二透光区域上方，且所述第一透光区域的透光率大于所述第二透光区域的透光率；其中，从所述第一透光区域出射的光线形成所述第一补光区域，从所述第二透光区域出射的光线形成所述第二补光区域；

所述补光模组至少包括一个补光灯，所述成像模组包括镜头，所述外壳中至少设有第一分隔腔及第二分隔腔，所述补光灯设于所述第一分隔腔中，所述成像模组设于所述第二分隔腔中；

所述外壳前端具有一体式镜片，所述一体式镜片对应所述补光灯具有透光视窗区，对应所述镜头具有镜头透光区，所述外壳前端至少对应所述一体式镜片、位于所述透光视窗区与所述镜头透光区之间的区域具有遮光部；

其中，遮光部宽度L的最低要求应满足L＞，x为进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离，t为镜片厚度，d为补光灯的透光视窗区宽度，γ为镜片折射率，h为补光灯到镜片表面的距离。

2.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述补光模组包括一个或多个补光灯，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，所述透光视窗具有第一透光区域与第二透光区域，所述第一透光区域位于所述第二透光区域上方，且所述第一透光区域的透光率大于所述第二透光区域的透光率；其中，从所述第一透光区域出射的光线形成所述第一补光区域，从所述第二透光区域出射的光线形成所述第二补光区域。

3.根据权利要求1或2所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述透光视窗的第二透光区域采用半遮光处理。

4.根据权利要求3所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述半遮光处理包括所述透光视窗的第二透光区域采用半透明材料，或者，在所述第二透光区域设置半透明涂层或贴膜。

5.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述补光模组包括至少两个补光灯，所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，其中一个补光灯的光线出射路径上的透光视窗为具有用于将照射至透光视窗上的光线向预定方向偏折出射的偏光结构元件，从该偏光结构元件出射的光线与另一个补光灯的一部分光线叠加形成所述第一补光区域，所述另一个补光灯的另一部分光线形成所述第二补光区域。

6.根据权利要求5所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片的入射面与所述补光灯的光轴垂直设置，所述偏光片的出射面具有斜面，且所述斜面的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

7.根据权利要求6所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述偏光结构元件为偏光片，在所述偏光片的出射面上具有锯齿状结构，所述锯齿状结构包括多个相连的齿槽，所述齿槽包括第一侧壁及与所述第一侧壁一端相连的第二侧壁，且所述第一侧壁的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

8.根据权利要求5所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述偏光结构元件为偏光片，所述偏光片倾斜设置于所述补光灯的光线出射路径上，且所述偏光片的倾斜方向与出射光线的偏折方向一致。

9.根据权利要求8所述的图像拍摄装置，其特征在于，在设置的透光视窗为偏光结构元件的补光灯到所述偏光结构元件之间还设有凸透镜灯杯。

10.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述遮光部的长度大于或等于从靠近镜头透光区侧的透光视窗区边缘进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离。

11.根据权利要求10所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述镜头透光区和/或透光视窗区为矩形。

12.根据权利要求10所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述外壳上、用于安装所述一体式镜片的端面上设有溢胶槽。

13.根据权利要求12所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述外壳上、用于安装所述一体式镜片的端面上还设有用于限定点胶厚度的限位凸起部。

14.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述成像模组距离拍摄对象2~4米时，所述第一补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的预定位置以上，所述第二补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的所述预定位置以下。

15.根据权利要求14所述的图像拍摄装置，其特征在于，所述预定位置为所述拍摄对象上距离地平面高度0.8~1.2m的位置。

16.一种补光模组，其特征在于，包括：补光灯，在所述补光灯的光线出射路径上设有透光视窗，所述透光视窗用于将所述光线形成不同光照强度的第一补光区域及第二补光区域，所述第二补光区域的光照强度小于所述第一补光区域的光照强度；

所述补光灯至少包括两个补光灯，至少一个补光灯的光线出射路径上的所述透光视窗具有第一透光区域与第二透光区域，所述第一透光区域位于所述第二透光区域上方，且所述第一透光区域的透光率大于所述第二透光区域的透光率；其中，从所述第一透光区域出射的光线形成所述第一补光区域，从所述第二透光区域出射的光线形成所述第二补光区域；

位于所述补光模组的侧部设有成像模组，所述成像模组与补光模组位于外壳中，所述成像模组包括镜头，所述外壳中至少设有第一分隔腔及第二分隔腔，所述补光模组的补光灯设于所述第一分隔腔中，所述成像模组设于所述第二分隔腔中；

所述外壳前端具有一体式镜片，所述一体式镜片对应所述补光灯具有透光视窗区，对应所述镜头具有镜头透光区，所述外壳前端至少对应所述一体式镜片、位于所述透光视窗区与所述镜头透光区之间的区域具有遮光部；

其中，遮光部宽度L的最低要求应满足L＞，x为进入一体式镜片中的补光灯的光线在一体式镜片入射面的入射点与在一体式镜片出射面反射至一体式镜片入射面的光点之间的最大水平距离，t为镜片厚度，d为补光灯的透光视窗区宽度，γ为镜片折射率，h为补光灯到镜片表面的距离。

17.根据权利要求16所述的补光模组，其特征在于，所述透光视窗的第二透光区域采用半遮光处理或遮光处理。

18.根据权利要求17所述的补光模组，其特征在于，所述半遮光处理包括所述透光视窗的第二透光区域采用半透明材料，或者，在所述第二透光区域设置半透明涂层或贴膜；

或者，所述遮光处理包括：所述透光视窗第二透光区域采用不透明材料，或者在所述第二透光区域设置不透明涂层或贴膜。

19.根据权利要求16至18任一所述的补光模组，其特征在于，位于所述补光灯前方、在所述补光灯到所述透光视窗之间还设有凸透镜灯杯。

20.一种图像监拍设备，其特征在于，包括载体，在所述载体上、距离地平面第一高度位置处安装有权利要求1至15任一所述的图像拍摄装置。

21.根据权利要求20所述的图像监拍设备，其特征在于，所述成像模组的镜头光心到拍摄对象的物距为2~4m时，所述补光模组形成的所述第一补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的第二高度位置以上，所述补光模组形成的所述第二补光区域与成像模组的视场范围重叠部分位于拍摄对象的所述第二高度位置以下，所述第一高度位置距离地平面为0.8~1.2m，第二高度位置距离地平面为0.8~1.2m。

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