專利名稱：一種補光控制方法及攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安防技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種補光控制方法及攝像機。
背景技術(shù)：
相機在低照度環(huán)境下，其感光部件會無法成像或者成像噪聲很大。在視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，為了在低照環(huán)境下獲得較好的圖像質(zhì)量，一般會采用輔助光源(如補光燈)來照亮相機的拍攝區(qū)域。
補光燈從發(fā)光類型上來看目前主要包括紅外燈、激光、白光燈等幾種。為了在照射距離、圖像質(zhì)量方面均達(dá)到比較好的效果，監(jiān)控攝像機所采用的補光燈的功率都比較大。由于補光燈的功率較大，因而會增加了攝像機電源的負(fù)載，增加攝像機的整體能耗，也對整機散熱設(shè)計提出了比較大的挑戰(zhàn)。目前可以通過使用節(jié)能型補光燈器件來解決功耗以及散熱問題，然而節(jié)能型器件成本較高，且穩(wěn)定性未必能達(dá)到用戶要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種攝像機，包括控制單元、機芯、補光驅(qū)動單元以及補光燈;其中控制單元，用于從機芯獲取視頻場同步信號以及曝光時間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，其中補光控制信號的使能時間大于或等于所述曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期的時間長度，且該補光控制信號的周期與視頻場同步信號周期相同，補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間；補光驅(qū)動單元，用于根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮，在其他時間內(nèi)熄滅。本發(fā)明還提供一種補光控制方法，包括以下步驟A、從機芯獲取視頻場同步信號以及曝光時間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，其中補光控制信號的使能時間大于或等于所述曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期的時間長度，且該補光控制信號的周期與視頻場同步信號周期相同，補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間；B、根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮，在其他時間內(nèi)熄滅。本發(fā)明合理利用攝像機工作的客觀特點，對補光燈的開啟與關(guān)閉進行精確地控制，在保證攝像機在曝光時間內(nèi)得到補光的同時，大幅度降低補光燈這一高功耗器件的能量消耗，節(jié)約了成本，并解決了補光燈發(fā)熱多所引發(fā)的整機散熱問題。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中兩種補光控制時序示意圖。
圖2是本發(fā)明一種實施方式中攝像機的邏輯結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明一種實施方式中補光控制流程圖。圖4是本發(fā)明一種實施方式中控制時序?qū)φ帐疽鈭D。圖5是本發(fā)明另一種實施方式控制時序?qū)φ帐疽鈭D。
具體實施例方式本發(fā)明從場同步信號著手，在需要補光的時候?qū)z像機進行同步性補光控制，在確保補光充分的情況下，避免補光燈長期開啟引發(fā)的高能耗與高發(fā)熱的問題。請參考圖I，在此前的技術(shù)實現(xiàn)中，監(jiān)控攝像機補光燈的控制方式主要分為兩種
補光控制方式I :補光燈常開狀態(tài)，驅(qū)動芯片的使能管腳處于一直使能狀態(tài)(包括模擬調(diào)光方式)。補光控制方式2 :補光控制采用一定占空比的PWM方式來調(diào)節(jié)工作電流方式(包括模擬調(diào)光方式)。目前這兩種方式中補光燈缺乏精確的控制，請繼續(xù)參考圖1，只有在Tl快門開啟的時間補光燈開啟才是有效的，在T2時間，由補光燈產(chǎn)生的光能完全浪費，而且還會引發(fā)額外的發(fā)熱問題。請參考圖2，本發(fā)明提供一種攝像機，其包括控制單元、機芯、補光驅(qū)動單元以及補光燈。其中控制單元可以使用DSP/MCU/FPGA等可編程器件來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以使用專用芯片來實現(xiàn)。機芯通常為一體化機芯，其與控制單元之間可以通過UART/I2C或其他方式進行通信。以下描述在補光時序控制上的實現(xiàn)過程。步驟10，控制單元從機芯讀取視頻場同步信號并確定視頻場同步信號周期；步驟20，控制單元從機芯讀取當(dāng)前快門的曝光時間；步驟30，控制單元根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，其中補光控制信號的使能時間大于或等于所述曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期，且該補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間；步驟40，補光驅(qū)動單元根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮，在其他時間內(nèi)熄滅。請參考圖3，控制單元先通過自身與機芯(通常為一體化機芯)之間通信通道從機芯獲取視頻場同步信號。攝像機可能以不同的速率來采集視頻圖像，這個速率通常稱為幀率。假設(shè)幀率為30幀/秒，視頻場同步信號周期為1/30秒，通常這些數(shù)據(jù)都可以直接或者間接從機芯獲取到。通常攝像機會在一個視頻場同步周期內(nèi)啟動快門一次來采集一幀圖像；快門速度可以是固定配置的也可能是動態(tài)變化的，快門速度越高則曝光時間越短。比如快門速度是100，則相應(yīng)的曝光時間為10毫秒?？扉T的曝光時間可能在一個視頻場同步周期的任何位置上，在不同的產(chǎn)品中，兩者的位置關(guān)系可能不同，但在一個產(chǎn)品中這兩個時間的位置關(guān)系通常是固定的。在一種流行的方式中，曝光結(jié)束時間點與視頻場同步信號周期結(jié)束時間點是重合的。請繼續(xù)參考圖3，假設(shè)視頻場同步信號周期為T3，曝光時間為T4 ;由于T3和T4通常具有固定的位置關(guān)系，因此本發(fā)明中控制單元可以預(yù)先設(shè)置一個位置規(guī)則來生成補光控制信號，也就是進行信號的時序控制。在優(yōu)選的方式中，這個位置規(guī)則的要求包括補光控制信號的使能時間T5覆蓋到曝光時間；具體來說，通常包括兩個要件要件1，通常補光控制信號使能開始時間早于或者等于曝光開始時間；要件2，而補光控制信號使能結(jié)束時間要晚于或者等于曝光結(jié)束時間。上述兩個要件主要是為了確保補光時間相對于曝光時間在前后各有一定的余量，規(guī)避意外抖動造成補光無法覆蓋到曝光；在優(yōu)選的方式中，前后余量均不大于T4的20%，也就是T5不大于I. 4倍的T4，如果T5過大節(jié)能效果不好，T5過小則可能需要承受一些意外抖動引發(fā)的圖像質(zhì)量下降風(fēng)險。如前所述，在流行的方式中，T3的結(jié)束時間點與T4結(jié)束時間點重合；控制單元可以在T4開始之前提前一段時間生成補光控制信號。顯然，為了在每個視頻場同步周期內(nèi)都能驅(qū)動補光燈進行補光，因此控制單元生成的補光控制信號是周期 性的信號，其周期與視頻場同步信號周期相同?？紤]到前述幀率可能會發(fā)生變化，比如攝像機可能因控制層面發(fā)送的業(yè)務(wù)需求變更幀率，另外，快門的曝光時間可能也會在人工或者程序干預(yù)下發(fā)生變化，而且因為電路抖動等問題引發(fā)失步的問題。比如補光控制信號可能會發(fā)生偏移，如果偏移過多可能會導(dǎo)致前述使能時間T4無法覆蓋曝光時間T3 ;因此控制單元可以定期(比如按照視頻場同步周期)來執(zhí)行前述步驟10到步驟30來重新生成補光控制信號，避免失步的問題；控制單元可以啟動一個定時器來實現(xiàn)。 請參考圖4以及圖5，本發(fā)明適用于背景技術(shù)所提及兩種控制方式，一種是高/低電平有效，另一種是PWM控制方式。假設(shè)幀率為30幀/秒，快門速度為60，因此T3為1/30秒，T4為1/60秒，假設(shè)按照預(yù)定的位置規(guī)則生成的控制信號的使能時間T5為1/50秒，則其他時間(T6，也就是非使能時間)為1/75秒。在T6時間內(nèi)補光控制信號處于非使能狀態(tài)，此時補光驅(qū)動單元不會驅(qū)動補光燈點亮，補光燈處于關(guān)閉狀態(tài)。從能耗角度來說，相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，在補光燈上能耗可以下降T6/T3=40%。假設(shè)幀率為24幀/秒，快門速度為80，Τ5為1/60秒，則Τ6為1/40秒；此時補光燈上的能耗可以下降60%。本發(fā)明合理利用攝像機工作的客觀特點，對補光燈的開啟與關(guān)閉進行精確地控制，在保證攝像機在曝光時間內(nèi)得到補光的同時，大幅度降低補光燈這一高功耗器件的能量消耗，節(jié)約了成本，并解決了補光燈發(fā)熱多所引發(fā)的整機散熱問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攝像機，包括控制單元、機芯、補光驅(qū)動單元以及補光燈；其特征在于 控制單元，用于從機芯獲取視頻場同步信號以及曝光時間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，其中補光控制信號的使能時間大于或等于所述曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期的時間長度，且該補光控制信號的周期與視頻場同步信號周期相同，補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間； 補光驅(qū)動單元，用于根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮，在其他時間內(nèi)熄滅。
2.如權(quán)利要求I所述的攝像機，其特征在于，其中位置規(guī)則包括補光控制信號使能開始時間點早于曝光開始時間點；且補光控制信號使能結(jié)束時間點晚于曝光結(jié)束時間點。
3.如權(quán)利要求I所述的攝像機，其特征在于，所述補光控制信號的使能時間不大于曝光時間的I. 4倍。
4.如權(quán)利要求I所述的攝像機，其特征在于，所述曝光結(jié)束時間點與視頻場同步周期結(jié)束時間點重合。
5.如權(quán)利要求I所述的攝像機，其特征在于，所述控制單元進一步用于定期重新生成補光控制信號。
6.一種補光控制方法，其特征在于，包括以下步驟 A、從機芯獲取視頻場同步信號以及曝光時間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，其中補光控制信號的使能時間大于或等于所述曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期的時間長度，且該補光控制信號的周期與視頻場同步信號周期相同，補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間； B、根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮，在其他時間內(nèi)熄滅。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中位置規(guī)則包括補光控制信號使能開始時間點早于曝光開始時間點；且補光控制信號使能結(jié)束時間點晚于曝光結(jié)束時間點。
8.如權(quán)利要求6所述的攝像機，其特征在于，所述補光控制信號的使能時間不大于曝光時間的I. 4倍。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述曝光結(jié)束時間點與視頻場同步周期結(jié)束時間點重合。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟A是采用定期的方式來重新生成補光控制信號的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像機，包括控制單元，用于從機芯獲取視頻場同步信號以及曝光時間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的位置規(guī)則生成補光控制信號，補光控制信號的使能時間大于等于曝光時間，小于所述視頻場同步信號周期，該補光控制信號的周期與視頻場同步信號周期相同，補光控制信號的使能時間覆蓋所述曝光時間；補光驅(qū)動單元，用于根據(jù)控制單元生成的補光控制信號生成補光驅(qū)動信號，并將補光驅(qū)動信號輸出到補光燈以使得補光燈在所述補光控制信號的使能時間內(nèi)點亮。本發(fā)明合理利用攝像機工作的客觀特點，對補光燈的開啟與關(guān)閉進行精確地控制，大幅度降低補光燈能量消耗，節(jié)約了成本，并解決了補光燈引發(fā)的整機散熱問題。
文檔編號G03B15/05GK102932603SQ20121029330
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者李海濤, 孫一飛 申請人:浙江宇視科技有限公司