CN114422716A - 基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，涉及智能安防监控技术领域。本发明包括以下步骤：S1自动倍变焦镜头启动变焦阶段；S2 zoom电机的位置获取阶段；S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配阶段；S4获取当前用户配置的补光光源类型阶段；S5双灯芯补光灯组开启阶段；S6变焦镜头自动对焦阶段。本发明使自动变焦摄像机充分利用补光灯的补光性能，使不同焦距毫米数下的图像均能获得比较好的补光效果，有利于提升自动对焦的速度和准确度，实现比较理想的图像效果。提升摄像机的多场景实用性和兼容性，有效弥补了现有自动变焦摄像机的夜视长焦端补光不足及补光光源类型单一的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于智能安防监控技术领域，涉及基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法。
背景技术
自动变焦摄像机在视频监控领域有很重要的应用，目前的自动变焦摄像机在光线照度比较低的监控场景下存在以下两个方面的缺陷：1、补光灯的发光强度和发光角度固定单一，不能根据摄像机的焦距自动调整，导致短焦场景和长焦场景的图像不能同时做到较好的效果。大角度补光摄像机，在长焦远场景下补光分散，光线穿透力不强，导致整体图像比较暗，不清晰，噪声比较多，图像效果达不到监控的需求，导致自动对焦难度大。小角度补光摄像机，虽长焦场景补光得到改善，图像效果提升，但短焦场景下由于补光角度明显小于图像视场角导致手电筒效应，图像效果表现不佳。
2、大多数自动变焦摄像机补光灯光源类型单一，不能满足不同场景对红外光及可见光补光的不同需求，具备多种光源类型的补光灯的摄像机体积比较大，硬件成本高并且不好安装。
发明内容
为了弥补现有自动变焦摄像机补光装置不能同时满足不同焦距段、不同场景下的夜视补光需求，本发明提出了基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，针对不同焦距毫米数下的图像采用不同角度不同功率的灯组进行补光，采用双灯芯的补光方式以适用不同场景的不同补光光源类型的需求，以达到最佳的图像效果，同时提高摄像机的自动对焦速度和准确度，有效解决了现有自动变焦摄像机由于夜视补光导致图像效果不佳的缺陷。本发明是通过如下技术方案实现的：本发明提供了基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，包括以下步骤：
S1自动倍变焦镜头启动变焦阶段；
S2 zoom电机的位置获取阶段；
S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配阶段；
S4获取当前用户配置的补光光源类型阶段；
S5双灯芯补光灯组开启阶段；
S6变焦镜头自动对焦阶段。
作为优选方案，步骤S1自动倍变焦镜头启动变焦单元，通过控制镜头的zoom电机驱动改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距毫米数，从而改变摄像机的视场角。
作为优选方案，步骤S2 zoom电机的位置获取单元，自动变焦镜头的焦距改变是通过步进电机驱动的，镜头第一次上电通过自检获取zoom电机和focus电机的PI点，即原点，在变倍的过程中实时读取当前zoom电机相对于PI点的步数，通过镜头厂家提供的变焦镜头的步进对焦曲线中得知当前电机步数对应的焦距毫米数。
作为优选方案，步骤S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配单元，根据变焦镜头的不同毫米数的视场角进行不同功率双灯芯补光灯与不同角度灯杯的选型与搭配。
作为优选方案，步骤S4获取当前用户配置的补光灯光源类型单元，针对摄像机夜视采用双灯芯补光的配置，补光灯光源类型设置为可选的，即夜视模式的补光类型为可见光补光和红外补光两种，两种补光模式可以手动切换，用户可以根据不同的场景需求选择不同类型光源进行补光，通过该单元获取当前用户所配置的补光光源类型。
作为优选方案，步骤S5双灯芯补光灯组开启单元，双灯芯的红外光源和可见光源是单独控制的，根据步骤S4中获取的补光光源类型和步骤S3中获取的需要开启的补光灯组开启该补光灯组对应的红外光或者可见光光源。
作为优选方案，步骤S6变焦镜头自动对焦单元，待补光光源稳定后，通过自动聚焦算法控制镜头的focus电机进行自动对焦获取清晰的监控画面。
本发明的有益效果是：
本发明的方法使自动变焦摄像机充分利用补光灯的补光性能，使不同焦距毫米数下的图像均能获得比较好的补光效果，从而提升图像的亮度、清晰度，减少噪声，有利于提升自动对焦的速度和准确度，实现比较理想的图像效果。用户还可以根据不同的场景需求开启可见光或红外光补光灯补光。提升摄像机的多场景实用性和兼容性，有效弥补了现有自动变焦摄像机的夜视长焦端补光不足及补光光源类型单一的缺陷。
本发明通过采用不同角度不同功率的双灯芯补光灯组合搭配，实现根据摄像机当前的焦距毫米数开启特定角度的补光灯，以达到补光灯补光角度与当前焦距下的图像视场角匹配的目的，充分利用补光灯的补光性能，使得图像效果满足各个场景监控需求；采用双灯芯补光灯进行补光的方式，相比于夜视补光光源类型单一的摄像机，能够满足用户不同场景对不同种类型光源的补光需求，相比于可见光和红外独立灯芯的双光源摄像机，设备体积小，节省硬件成本且易于安装。
本发明采用不同角度不同功率的补光灯组与不同的焦距段下的视场角自匹配的方式，在不同焦距毫米数开启不同的补光灯组使得补光灯的发光角度与当前焦距倍数下的视场角吻合，充分利用补光灯的补光性能，使得不同焦距毫米数下的图像都能达到最佳效果，并且有利于提高自动对焦的速度和准确度。
本新技术通过基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，针对不同焦距毫米数下的图像采用不同角度不同功率的灯组进行补光，采用双灯芯的补光方式以适用不同场景的不同补光光源类型的需求，以达到最佳的图像效果，同时提高摄像机的自动对焦速度和准确度，有效解决了现有自动变焦摄像机由于夜视补光导致图像效果不佳的缺陷。
本发明将补光灯与sensor放在不同的壳体内并保持一定间距，既可以有效减弱空气中存在的距离镜头较近的灰尘等物体的反光对夜视图像画面的干扰，同时也有利于sensor和补光灯的散热，避免sensor温度过高引起的图像噪点增多问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法流程图。
图2为本发明的补光灯分布图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
附图为本发明的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法的具体实施例。该实施例包括以下步骤：
S1自动倍变焦镜头启动变焦阶段；
S2 zoom电机的位置获取阶段；
S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配阶段；
S4获取当前用户配置的补光光源类型阶段；
S5双灯芯补光灯组开启阶段；
S6变焦镜头自动对焦阶段。
步骤S1自动倍变焦镜头启动变焦单元，通过控制镜头的zoom电机驱动改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距毫米数，从而改变摄像机的视场角。在本实施例中触发变焦的操作包含手动变倍和调用预置点两种类型，所述变倍操作即为改变镜头的焦距。
步骤S2 zoom电机的位置获取单元，自动变焦镜头的焦距改变是通过步进电机驱动的，镜头第一次上电通过自检获取zoom电机和focus电机的PI点，即原点，在变倍的过程中实时读取当前zoom电机相对于PI点的步数，通过镜头厂家提供的变焦镜头的步进对焦曲线中得知当前电机步数对应的焦距毫米数。
步骤S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配单元，根据变焦镜头的不同毫米数的视场角进行不同功率双灯芯补光灯与不同角度灯杯的选型与搭配。
所述双灯芯是将波段光谱不同的两种灯芯复合在同一只泡壳内，实现同一个补光灯可以发出两种光谱不同的光的功能，如红外光和可见光，光源的波长或色温可根据实际需求确定，在本实施例中，所选双灯芯的红外光的发光波长在840-860nm范围内，可见光的色温在4000~5000K的范围。
在镜头的广角端视场角较大，需要搭配大角度的灯杯组合，如120度、100度、90度的灯杯，在镜头的长焦端视场角较小，需要搭配角度较小的灯杯组合，如30度、15度的灯杯，镜头的中间焦距段选择度数适中的灯杯组合，如45度、60度的灯杯，不同度数的灯杯灯芯分布以图像中轴线呈对称分布，实现均匀补光。具体的搭配组合需要根据所选镜头的焦距范围和图像的实际效果确定，从而获的当前焦距段与补光灯组的灯杯度数的匹配关系，通过步骤2中获取的当前zoom电机的对应的焦距毫米数得到当前需要开启的对应度数和功率的补光灯组。
由于长焦端的照射距离较远，可以选择比广角端功率更大的补光灯芯。补光灯芯功率和灯杯角度的选择需要根据实际场景的测试的图像效果确定，总体来说焦距毫米数越长即倍数越大，图像视场角越小，所选的补光灯角度越小，功率越大，需要注意的是，在保证各个焦距毫米数充分利用补光性能，图像亮度和清晰度比较理想的条件下，图像不能出现暗角或者手电筒效应。
在本实施例中，所选镜头的焦距范围为2.7~13.5mm，补光灯的分布如附图2所示，第一组补光灯的灯杯是90度的，功率为1.5W；第二组的补光灯的灯杯是60度的，功率为1.5W；第三组补光灯的灯杯是45度的，功率为2W；每个角度的补光灯组共包含6颗双灯芯。2.7~5mm焦距段选择第一组补光灯，5mm~10mm焦距段选择第一组和第二组补光灯，10~13.5mm焦距段选择第二组和第三组补光灯，通过步骤S2中获取的当前镜头的焦距毫米数和上述配置得到当前需要开启的对应度数和功率的补光灯组。
补光灯可以和sensor（传感器）放在同一壳体内，也可以放在单独的壳体内在sensor的正下方和senor存在一定的间距，相比于sensor和补光灯在同一壳体内的设计，补光灯和sensor存在一定间距的优势是可以有效减弱空气中存在的距离镜头很近的灰尘等小颗粒物体的反光对夜视图像干扰，同时有利于sensor和补光灯的散热，避免sensor温度过高引起的图像噪点增多问题。在本实施例中，如图2所示，补光灯放在了单独的壳体内，在sensor的正下方距离sensor壳体约50mm的距离。
步骤S4获取当前用户配置的补光灯光源类型单元，针对摄像机夜视采用双灯芯补光的配置，补光灯光源类型设置为可选的，即夜视模式的补光类型为可见光补光和红外补光两种，两种补光模式可以手动切换，用户可以根据不同的场景需求选择不同类型光源进行补光，通过该单元获取当前用户所配置的补光光源类型。
步骤S5双灯芯补光灯组开启单元，双灯芯的红外光源和可见光源是单独控制的，根据步骤S4中获取的补光光源类型和步骤S3中获取的需要开启的补光灯组开启该补光灯组对应的红外光或者可见光光源。
步骤S6变焦镜头自动对焦单元，待补光光源稳定后，通过自动聚焦算法控制镜头的focus电机进行自动对焦获取清晰的监控画面。在本实施例中，采用局部搜索极值的爬山算法实现镜头自动对焦。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (7)
1.基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1自动倍变焦镜头启动变焦阶段；
S2 zoom电机的位置获取阶段；
S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配阶段；
S4获取当前用户配置的补光光源类型阶段；
S5双灯芯补光灯组开启阶段；
S6变焦镜头自动对焦阶段。
2.根据权利要求1所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S1自动倍变焦镜头启动变焦单元，通过控制镜头的zoom电机驱动改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距毫米数，从而改变摄像机的视场角。
3.根据权利要求2所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S2 zoom电机的位置获取单元，自动变焦镜头的焦距改变是通过步进电机驱动的，镜头第一次上电通过自检获取zoom电机和focus电机的PI点，即原点，在变倍的过程中实时读取当前zoom电机相对于PI点的步数，通过镜头厂家提供的变焦镜头的步进对焦曲线中得知当前电机步数对应的焦距毫米数。
4.根据权利要求3所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S3当前镜头焦距毫米数下视场角与双灯芯补光角度自匹配单元，根据变焦镜头的不同毫米数的视场角进行不同功率双灯芯补光灯与不同角度灯杯的选型与搭配。
5.根据权利要求4所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S4获取当前用户配置的补光灯光源类型单元，针对摄像机夜视采用双灯芯补光的配置，补光灯光源类型设置为可选的，即夜视模式的补光类型为可见光补光和红外补光两种，两种补光模式可以手动切换，用户可以根据不同的场景需求选择不同类型光源进行补光，通过该单元获取当前用户所配置的补光光源类型。
6.根据权利要求5所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S5双灯芯补光灯组开启单元U5，双灯芯的红外光源和可见光源是单独控制的，根据步骤S4中获取的补光光源类型和步骤S3中获取的需要开启的补光灯组开启该补光灯组对应的红外光或者可见光光源。
7.根据权利要求6所述的基于双灯芯实现自动变焦摄像机夜视补光自匹配的方法，其特征在于：步骤S6变焦镜头自动对焦单元，待补光光源稳定后，通过自动聚焦算法控制镜头的focus电机进行自动对焦获取清晰的监控画面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |