CN115086568A - 一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，包括以下步骤：通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，后帧图像的数据复制于同一对的前帧图像的数据，每对中，车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于车载模拟相机传输后帧图像的工作功率，实现了车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率的补偿；通过定时器确定PWM信号的生效时机，以确定车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，实现车载模拟相机传输前帧图像时工作功耗的补偿时机的精准确认，实现低成本补偿车载模拟相机的帧间功耗阶跃，提高车载模拟相机输出视频的质量。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法。
背景技术
低照度环境下的相机感光效果作为衡量一款车载模拟相机性能的重要指标。在夜间场景时，通过降低感光元件流出的数据流的帧率的降帧策略来提高感光元件充能曝光的时间，从而提高低照度环境下的相机感光性能。其中，车载模拟相机通常需要采用三芯线或四芯线来进行供电，而这种供电方式存在输入电源和输出信号共地，即而硬件产生模拟视频信号时却必须参考当前的地线，其中，当前地线和输入电源和输出信号的共地并非同一个地。这就造成降帧策略开启前后，感光元件会引起功耗波动，这样的波动会影响车载模拟相机的模拟视频信号输出，其在车载相机视频上的表现为闪屏。
针对上述问题，通常会通过增加外置恒流硬件模块来进行优化，以解决车载模拟相机闪屏的问题，但是，这样会导致硬件成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，如何在不增加硬件成本的基础上解决车载模拟相机闪屏的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率；以及
步骤S2：通过定时器确定所述PWM信号的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间。
可选的，在步骤S1中，在每对中，所述车载模拟相机传输所述前帧图像时的的工作电流小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像时的工作电流。
可选的，所述脉冲宽度调制器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和开关晶体管，所述第一电阻的一端连接电源，所述第一电阻的另一端连接所述开关晶体管的源极，所述开关晶体管的栅极连接所述第二电阻的一端，同时还连接电容的一端，所述第二电阻的另一端输入PWM信号，所述开关晶体管的漏极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端和所述电容的另一端均接地。
进一步的，所述电源电压为3.3V，所述第一电阻的阻值为51Ω，所述第二电阻的阻值为1000Ω，所述第三电阻的阻值为0，所述电容的取值为1000F。
进一步的，所述PWM信号周期性的赋予高电平和低电平，并在所述车载模拟相机传输前帧图像时，所述PWM信号为高电平，所述开关晶体管打开，此时，在电源和地之间产生电流，且电流从所述第一电阻流经所述开关晶体管和第三电阻。
可选的，相邻的所述前帧图像与所述后帧图像之间具有帧中断，在所述帧中断内设计定时器来确定所述工作功率补偿时间。
可选的，所述工作功率补偿时间包括所述PWM信号的开启时间、关闭时间和PWM信号的占空比。
进一步的，所述PWM信号开启时，所述PWM信号的占空比取预设值，所述PWM信号关闭时，所述PWM信号的占空比为0。
可选的，步骤S2包括：
使用示波器采集并得到所述车载模拟相机工作电流的电流时序图，以获得所述车载模拟相机传输前帧图像时和后帧图像的工作功率阶跃的时间点；以及
所述定时器根据所述工作功率阶跃的时间点，确认所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，所述PWM信号根据所述工作功率补偿时间控制所述车载模拟相机的功耗。
进一步的，所述工作功率阶跃的时间点包括由所述车载摄像机传输所述前帧图像的工作电流开始时的时间点，以及由所述车载摄像机传输所述前帧图像时的工作电流阶跃至所述车载摄像机传输所述后帧图像时的工作电流的时间点。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，包括以下步骤：通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率，实现了车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率的补偿；以及通过定时器确定所述PWM信号的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，实现了车载模拟相机传输前帧图像时工作功耗的补偿时机的精准确认，从而实现了低成本补偿车载模拟相机的帧间功耗阶跃，提高了车载模拟相机输出视频的质量。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的车载模拟相机工作电流的电流时序图；
图3为本发明一实施例的调节脉冲宽度调制器的电路图；
图4为本发明一实施例的所述车载摄像机传输前帧图像时的工作电流在补偿后的电流时序图。
附图标记说明：
a-车载模拟相机传输后帧图像时的工作电流；b-车载模拟相机传输前帧图像时的工作电流；m-帧中断；1-PWM信号。
具体实施方式
以下将对本发明的一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在低照度环境条件下，车载模拟相机通过采用降低感光元件流出的数据流帧率的降帧策略来提高感光元件充能曝光的时间，此时，感光元件的输出数据流帧率减低，例如输出数据流的帧率从30降至15；同时，车载模拟相机中的缓存模块将每帧图像数据缓存复制为两帧图像数据来使用。这样，整个车载模拟相机传输的前帧图像和后帧图像的数据会出现传输一帧图像时的工作功率是低功率，传输另一帧图像时的工作功率是高功率，具体表现为传输低功率的一帧图像数据时，车载模拟相机的工作电流低；传输高功率的一帧图像数据时，车载模拟相机的工作电流高，且两帧图像数据的电流相差明显，这样的原因导致车载模拟相机传输视频的帧间产生工作功率阶跃，使得车载模拟相机传输的图像出现了闪屏现像。
图1为本实施例的一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法的流程示意图。如图1所示，为了实现整个车载模拟相机传输前后两帧图像时的工作功率阶跃的补偿，本实施例提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，采用了基于调节脉冲宽度调制器(PWM)和定时器的控制策略来实现整个车载模拟相机输出视频的帧间功耗精确补偿，保证使用周期内整体车载模拟相机的功耗稳定性，不会出现车载模拟相机的帧间功耗阶跃的现象。
所述车载模拟相机的帧间功耗补偿方法包括以下步骤：
步骤S1：通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率；以及
步骤S2：通过定时器确定所述PWM信号的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间。
以下结合图1-4对本实施例的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法进行详细说明。
首先执行步骤S1，通过调节脉冲宽度调制器(即PWM)的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输的前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率。
在本步骤中，由于在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率，使得在每对中，所述车载模拟相机传输所述前帧图像时的工作电流b小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像时的工作电流。因此，可以通过补偿车载模拟相机传输所述前帧图像时的工作电流，使得车载模拟相机传输所述前帧图像时的工作电流b和车载模拟相机传输所述后帧图像时的工作电流a之间的差异变小，就可以实现对车载模拟相机传输所述前帧图像进行工作功率的补偿，从而实现车载模拟相机的帧间功耗补偿，并在不增加硬件成本的基础上解决了车载模拟相机闪屏的问题。
图3为本实施例的调节脉冲宽度调制器的电路图。如图3所示，所述脉冲宽度调制器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容C、开关晶体管Q，所述第一电阻R1的一端连接电源VDD，所述第一电阻R1的另一端连接所述开关晶体管Q的源极，所述开关晶体管Q的栅极连接所述第二电阻R2的一端，同时还连接电容C的一端，所述第二电阻R2的另一端输入PWM信号，所述开关晶体管Q的漏极连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端和所述电容C的另一端均接地GND。
在本实施例中，所述电源VDD电压例如为3.3V，所述第一电阻R1的阻值可以为51Ω，所述第二电阻R2的阻值可以为1000Ω，所述第三电阻R3的阻值为0，所述电容C的取值为1000F。在其他实施例中，所述电源VDD、所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、第三电阻R3和电容C的取值可以根据实际需求进行变换，例如是仅对第三电阻R3的阻值进行变换。
所述PWM信号周期性的赋予高电平和低电平，并在车载模拟相机传输前帧图像时，PWM信号为高电平，所述开关晶体管Q打开，此时，在电源VDD和地GND之间产生电流，且电流从第一电阻R1流经所述开关晶体管Q和第三电阻R3，即所述PWM中产生电流，使得负载第一电阻R1的功率作为经过所述脉冲宽度调制器产生的额外负载，且该电流提高了车载模拟相机的工作电流；在车载模拟相机传输后帧图像时，所述开关晶体管Q关闭，此时，没有在电源VDD和地GND之间产生电流，所述脉冲宽度调制器没有产生额外负载。也就是说，经过调节所述PWM信号的占空比，配合第一电阻R1可以产生额外负载，以补偿车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率，使得车载模拟相机传输前帧图像的工作功率尽可能的靠近车载模拟相机传输后帧图像时的工作功率，从而实现了车载模拟相机传输前帧图像时的工作功耗的补偿。
为了对所述车载模拟相机传输前帧图像的工作功率进行精确补偿，接着执行步骤S2，通过定时器确定所述PWM信号1的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间。其中，所述工作功率补偿时间包括所述PWM信号1的开启时间、关闭时间和PWM信号1的占空比。
由于车载模拟相机传输的每两帧图像数据之间(即相邻的所述前帧图像与所述后帧图像之间)均具有帧中断m，在所述帧中断m内设计定时器来确定PWM信号1的开启时间、关闭时间以及PWM信号1的占空比的大小，以此实现PWM信号1的生效时机的精确控制。在本步骤中，所述PWM信号1开启时，PWM信号1的占空比为预设值，所述PWM信号1关闭时，所述PWM信号1的占空比为0。
本步骤具体包括：
图2为本实施例的车载摄像机的车载模拟相机工作电流的电流时序图。如图2所示，首先，为了精确控制PWM信号的生效时机，需要使用示波器采集并得到所述车载模拟相机的工作电流的电流时序图，基于此可以确定所述车载模拟相机传输所述前帧图像时和后帧图像时的工作功率阶跃的时间点。
图4为本实施例的所述车载摄像机传输前帧图像时的工作电流在补偿后的电流时序图。如图4所示，接着，所述定时器根据工作功率阶跃的时间点(即由所述车载摄像机传输所述前帧图像的工作电流开始时的时间点，以及由所述车载摄像机传输所述前帧图像时的工作电流阶跃至所述车载摄像机传输所述后帧图像时的工作电流的时间点)，确认所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，所述PWM信号根据所述工作功率补偿时间控制所述车载模拟相机的功耗，也就是精准的实现了车载模拟相机的帧间功耗补偿。
经过反复测试，本实施例提供的车载模拟相机的的帧间功耗补偿方法，在实际测量中，车载模拟相机传输所述前帧图像时得到工作功耗补偿时的功耗与车载模拟相机传输所述后帧图像时的没有功率进行工作功率补偿时的功耗的功耗阶跃很小，实现了车载模拟相机的降帧应用场景下的帧间功耗的精确补偿，从而解决了车载模拟相机闪屏的问题。
所述车载模拟相机的帧间功耗补偿方法的具体步骤还可以先执行步骤S2，再执行步骤S1。
综上所述，本发明提供一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率，实现了车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率的补偿；以及通过定时器确定所述PWM信号的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，实现了车载模拟相机传输前帧图像时工作功耗的补偿时机的精准确认，从而实现了低成本补偿车载模拟相机的帧间功耗阶跃，提高了车载模拟相机输出视频的质量。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：通过调节脉冲宽度调制器的PWM信号的占空比，对所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率进行补偿，其中，所述车载模拟相机传输多对前帧图像和后帧图像，所述后帧图像的数据复制于同一对的所述前帧图像的数据，且在每对中，所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像的工作功率；以及
步骤S2：通过定时器确定所述PWM信号的生效时机，以确定所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间。
2.如权利要求1所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，在步骤S1中，在每对中，所述车载模拟相机传输所述前帧图像时的的工作电流小于所述车载模拟相机传输所述后帧图像时的工作电流。
3.如权利要求1所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述脉冲宽度调制器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和开关晶体管，所述第一电阻的一端连接电源，所述第一电阻的另一端连接所述开关晶体管的源极，所述开关晶体管的栅极连接所述第二电阻的一端，同时还连接电容的一端，所述第二电阻的另一端输入PWM信号，所述开关晶体管的漏极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端和所述电容的另一端均接地。
4.如权利要求3所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述电源电压为3.3V，所述第一电阻的阻值为51Ω，所述第二电阻的阻值为1000Ω，所述第三电阻的阻值为0，所述电容的取值为1000F。
5.如权利要求3所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述PWM信号周期性的赋予高电平和低电平，并在所述车载模拟相机传输前帧图像时，所述PWM信号为高电平，所述开关晶体管打开，此时，在电源和地之间产生电流，且电流从所述第一电阻流经所述开关晶体管和第三电阻。
6.如权利要求1所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，相邻的所述前帧图像与所述后帧图像之间具有帧中断，在所述帧中断内设计定时器来确定所述工作功率补偿时间。
7.如权利要求1所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述工作功率补偿时间包括所述PWM信号的开启时间、关闭时间和PWM信号的占空比。
8.如权利要求7所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述PWM信号开启时，所述PWM信号的占空比取预设值，所述PWM信号关闭时，所述PWM信号的占空比为0。
9.如权利要求1所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，步骤S2包括：
使用示波器采集并得到所述车载模拟相机工作电流的电流时序图，以获得所述车载模拟相机传输所述前帧图像时和后帧图像时的工作功率阶跃的时间点；以及
所述定时器根据所述工作功率阶跃的时间点，确认所述车载模拟相机传输前帧图像时的工作功率补偿时间，所述PWM信号根据所述工作功率补偿时间控制所述车载模拟相机的功耗。
10.如权利要求9所述的车载模拟相机的帧间功耗补偿方法，其特征在于，所述工作功率阶跃的时间点包括由所述车载摄像机传输所述前帧图像的工作电流开始时的时间点，以及由所述车载摄像机传输所述前帧图像时的工作电流阶跃至所述车载摄像机传输所述后帧图像时的工作电流的时间点。
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