專利名稱：全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置及方法
全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于主動(dòng)照明監(jiān)控領(lǐng)域，特別是一種激光照明監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是在主動(dòng)照明監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，在夜間視頻監(jiān)控中，由于受光線亮度的限制，達(dá)不到監(jiān)視的目的，因此，需要激光照明器的輔助。通過調(diào)節(jié)發(fā)射激光束的聚焦?fàn)顟B(tài)(發(fā)散角)，將目標(biāo)全部或目標(biāo)的關(guān)鍵特征部位照亮，滿足接收系統(tǒng)探測要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的成像和觀察的目的。
目前激光照明普遍采用的是808nm，915nm, 940nm, 975nm的單波長激光照明，在夜間由于紅外濾光片的作用，攝像機(jī)接收物體反射的單色激光而形成黑白圖像，而在夜間如何也能夠?qū)崿F(xiàn)彩色圖像的監(jiān)控是本系統(tǒng)要解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
為了克服激光夜視監(jiān)控成黑白圖像的不足，本發(fā)明提供了一種白激光在夜視監(jiān)控中應(yīng)用的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過白激光監(jiān)控系統(tǒng)照射目標(biāo)物，反射的白激光由攝像機(jī)的鏡頭接收， 經(jīng)攝像機(jī)處理后而成彩色圖像的功能，以實(shí)現(xiàn)全天候彩色成像。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置包括 CPU、攝像機(jī)、激光電源、激光器、步進(jìn)電機(jī)和激光擴(kuò)束系統(tǒng)。CPU和攝像機(jī)電性連接，通過串行口接收攝像機(jī)的信號(hào)，CPU處理該信號(hào)，根據(jù)處理的信號(hào)，CPU控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)激光擴(kuò)束系統(tǒng)的鏡片前進(jìn)或后退，進(jìn)而改變輸出白激光的發(fā)散角，同時(shí)達(dá)到與攝像機(jī)的鏡頭同步變焦的目的；控制激光電源進(jìn)而控制激光器輸出白激光，CPU控制激光電源，調(diào)整激光器功率大小，進(jìn)而控制激光器輸出白激光，輸出的白激光經(jīng)光纖提供給激光擴(kuò)束系統(tǒng)白激光光源，白激光照射目標(biāo)物，目標(biāo)物反射的白激光，由攝像機(jī)的鏡頭接收，經(jīng)過攝像機(jī)的處理得到彩色圖像。
其中激光擴(kuò)束系統(tǒng)采用專利號(hào)CN200920027585. 0、名稱為“大角度激光變焦照明裝置”的公開專利中的部分內(nèi)容。“大角度激光變焦照明裝置”的技術(shù)方案為它包括半導(dǎo)體激光器，在半導(dǎo)體激光器后面固定設(shè)置有散熱裝置，半導(dǎo)體激光器的前面依次設(shè)置有光學(xué)整形勻化裝置、薄透鏡組；薄透鏡組通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其上述裝置前后移動(dòng)，薄透鏡組和光學(xué)整形勻化裝置間的間隔L滿足0 < L < f，其中f為薄透鏡組的焦距，所述薄透鏡組具有正光焦度，F(xiàn)數(shù)的范圍為0.8 < FS 1.2。其照明角度電動(dòng)控制，最大照明角度達(dá)到45°以上，最小照明角度在2°以下，可根據(jù)攝像機(jī)不同視場角進(jìn)行照明角度連續(xù)調(diào)節(jié)。 本發(fā)明利用該“大角度激光變焦照明裝置”中的光學(xué)整形勻化裝置、薄透鏡組及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的具體包括CPU、攝像機(jī)、激光電源、激光器、步進(jìn)電機(jī)和激光擴(kuò)束系統(tǒng)， 其CPU為控制核心，與攝像機(jī)電性連接，接收攝像機(jī)的鏡頭的信號(hào)，判斷攝像機(jī)鏡頭位置；
CPU控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)激光擴(kuò)束系統(tǒng)與攝像機(jī)的鏡頭同步變焦； CPU控制為激光器提供電源的激光電源，進(jìn)而控制激光器，同時(shí)控制激光器發(fā)出白激光，經(jīng)過光纖由激光器提供激光擴(kuò)束系統(tǒng)的激光電源，經(jīng)過攝像機(jī)圖像處理得到彩色圖像， 實(shí)現(xiàn)了彩色成像的目的。監(jiān)控系統(tǒng)接收攝像機(jī)的鏡頭位置信號(hào)，控制激光器發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)白激光，白激光照射目標(biāo)物，目標(biāo)物反射的白激光，由攝像機(jī)的鏡頭接收，經(jīng)過圖像處理得到彩色圖像。本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)中，其對(duì)激光器的溫度控制由溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如果溫度超過正常工作設(shè)定值，自動(dòng)關(guān)閉激光電源，溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)開啟；以及在監(jiān)控系統(tǒng)中采用了用于對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的霍爾元件；用于判斷監(jiān)控系統(tǒng)中的光敏電阻元件。一種全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置的監(jiān)控方法
1)由CPU與激光電源通過串口方式進(jìn)行通信，CPU按照232串口協(xié)議向電源電路發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié)電源電路輸出電流，改變其輸出驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)激光器光功率的目的；
2)對(duì)激光器的工作溫度進(jìn)行采集，如果溫度超過正常工作設(shè)定值，自動(dòng)關(guān)閉激光電源， 溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)開啟；
3)目標(biāo)物反射的白激光由攝像機(jī)的鏡頭接收，經(jīng)過攝像機(jī)圖像處理得到彩色圖像，所述的控制部分的控制步驟；
a、開始系統(tǒng)初始化，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行；
b、進(jìn)行電機(jī)反轉(zhuǎn)，判斷應(yīng)用于電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的霍爾元件信號(hào)是否為低電平，控制其電機(jī)運(yùn)行或停止運(yùn)行；
C、判斷監(jiān)控系統(tǒng)中的光敏電阻信號(hào)是否為高電平，是否啟動(dòng)激光電源或者關(guān)閉激光電源；通過串口接收信號(hào)進(jìn)行鏡頭位置信號(hào)判斷，從而進(jìn)行光功率調(diào)節(jié)和光斑調(diào)節(jié)；
d、通過監(jiān)控系統(tǒng)中的溫度傳感器進(jìn)行溫度控制，判斷激光器溫度是否超限，超限則進(jìn)行報(bào)警、急停，否則繼續(xù)運(yùn)行并監(jiān)控。 本發(fā)明系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械與電氣設(shè)備裝置配置合理，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠，改變了以往在夜間只能采用黑白色彩監(jiān)控或無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的狀況，實(shí)現(xiàn)了在夜間彩色圖像的監(jiān)控，具有明顯的技術(shù)進(jìn)步性。


圖1為本發(fā)明全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置原理框圖。圖2為本發(fā)明控制部分程序流程圖。附圖中序號(hào)含義1.CPU、2.攝像機(jī)、3.激光電源、4.激光器、5.步進(jìn)電機(jī)、6.激光擴(kuò)束系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，如附圖1和附圖2所示，分別為本發(fā)明的白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置原理框圖和控制部分程序流程圖。如附圖1所示，本發(fā)明由CPU 1、攝像機(jī)2、激光電源3、激光器4、步進(jìn)電機(jī)5、激光擴(kuò)束系統(tǒng)6組成，系統(tǒng)通過如下方式進(jìn)行工作CPU 1通過串口方式和攝像機(jī)2電性連接，接收攝像機(jī)鏡頭返回的位置信號(hào)，CPU 1處理該信號(hào)，根據(jù)處理的信號(hào)，CPUl控制控制步進(jìn)電機(jī)5帶動(dòng)激光擴(kuò)束系統(tǒng)6前進(jìn)或后退，從而達(dá)到與攝像機(jī)鏡頭同步變焦的目的，與此同時(shí)，CPU 1控制激光電源3，調(diào)整激光器4功率大小，激光器4提供給激光擴(kuò)束系統(tǒng)6光源。
通過返回的控制信號(hào)，由CPU 1與激光電源通過串口方式進(jìn)行通信，CPU 1按照 232串口協(xié)議向電源電路發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié)電源電路輸出電流，改變其輸出驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)激光器光功率的目的，同時(shí)經(jīng)過光纖由激光器4提供激光擴(kuò)束系統(tǒng)6激光光源。
對(duì)激光器4的溫度進(jìn)行采集，如果溫度超過正常工作設(shè)定值，自動(dòng)關(guān)閉激光電源， 溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)開啟。
所述的激光器4輸出一束標(biāo)準(zhǔn)白激光，輸出的白激光通過光纖由激光擴(kuò)束系統(tǒng)6 發(fā)射，實(shí)現(xiàn)由白激光照射目標(biāo)物。
目標(biāo)物反射的白激光由攝像機(jī)2的鏡頭接收，經(jīng)過攝像機(jī)2圖像處理得到彩色圖像。所述的控制部分的具體控制方法步驟；1、由CPU 1與激光電源3通過串口方式進(jìn)行通信，CPU 1按照232串口協(xié)議向電源電路發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié)電源電路輸出電流，改變其輸出驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)激光器4光功率的目的。
2、對(duì)激光器4的工作溫度進(jìn)行采集，如果溫度超過正常工作設(shè)定值，自動(dòng)關(guān)閉激光電源3，溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)開啟。
3、目標(biāo)物反射的白激光由攝像機(jī)2的鏡頭接收，經(jīng)過攝像機(jī)2圖像處理得到彩色圖像。
4、具體監(jiān)控方法步驟；1)、開始系統(tǒng)初始化，準(zhǔn)備系統(tǒng)運(yùn)行；2)、電機(jī)反轉(zhuǎn)，判斷監(jiān)控系統(tǒng)中的霍爾元件信號(hào)是否為低電平，是，電機(jī)停止，復(fù)位停止；3)、判斷監(jiān)控系統(tǒng)中的光敏電阻信號(hào)是否為高電平，是，則啟動(dòng)激光電源，通過串口接收信號(hào)進(jìn)行鏡頭位置信號(hào)判斷，從而進(jìn)行光功率調(diào)節(jié)和光斑調(diào)節(jié)，否，則關(guān)閉激光電源； 4)、通過溫度傳感器進(jìn)行溫度控制，判斷激光器溫度是否超限，是，則進(jìn)行報(bào)警，急停， 否，則繼續(xù)監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置，其激光擴(kuò)束系統(tǒng)(6)為該系統(tǒng)裝置組成之一，其特征在于包括CPU (1)、攝像機(jī)(2)、激光電源(3)、激光器(4)、步進(jìn)電機(jī)(5)，其CPU (1)為控制核心，與攝像機(jī)(2)電性連接，判斷攝像機(jī)鏡頭位置；CPU (1)控制步進(jìn)電機(jī)(5)帶動(dòng)激光擴(kuò)束系統(tǒng)(6)與攝像機(jī)(2)的鏡頭同步變焦；CPU (1)控制為激光器(4 )提供電源的激光電源(3 )，進(jìn)而控制激光器(4 )，同時(shí)經(jīng)過光纖由激光器(4)提供激光擴(kuò)束系統(tǒng)(6)的激光電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置，其特征在于監(jiān)控系統(tǒng)接收攝像機(jī)的鏡頭位置信號(hào)，控制激光器(4)發(fā)射白激光，白激光照射目標(biāo)物，目標(biāo)物反射的白激光，由攝像機(jī)(2)的鏡頭接收，經(jīng)過圖像處理得到彩色圖像。
3.—種全天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置的監(jiān)控方法，其特征在于1)由CPU(1)與激光電源通過串口方式進(jìn)行通信，CPU (1)按照232串口協(xié)議向電源電路發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié)電源電路輸出電流，改變其輸出驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)激光器(4)光功率的目的；2)對(duì)激光器(4)的工作溫度進(jìn)行采集，如果溫度超過正常工作設(shè)定值，自動(dòng)關(guān)閉激光電源(3)，溫度恢復(fù)正常后自動(dòng)開啟；3)、目標(biāo)物反射的白激光由攝像機(jī)(2)的鏡頭接收，經(jīng)過攝像機(jī)(2)圖像處理得到彩色圖像；4)、具體監(jiān)控方法步驟；a、開始系統(tǒng)初始化，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備；b、進(jìn)行電機(jī)反轉(zhuǎn)，判斷應(yīng)用于電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的霍爾元件信號(hào)是否為低電平，控制其電機(jī)運(yùn)行或停止運(yùn)行；C、判斷監(jiān)控系統(tǒng)中的光敏電阻信號(hào)是否為高電平，是否啟動(dòng)激光電源或者關(guān)閉激光電源；通過串口接收信號(hào)進(jìn)行鏡頭位置信號(hào)判斷，從而進(jìn)行光功率調(diào)節(jié)和光斑調(diào)節(jié)；d、通過監(jiān)控系統(tǒng)中的溫度傳感器進(jìn)行溫度控制，判斷激光器溫度是否超限，超限則進(jìn)行報(bào)警、急停，否則繼續(xù)運(yùn)行并監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明屬于主動(dòng)照明監(jiān)控領(lǐng)域，提供了運(yùn)轉(zhuǎn)天候彩色圖像白激光監(jiān)控系統(tǒng)裝置及方法，其包括CPU、攝像機(jī)、激光電源、激光器、步進(jìn)電機(jī)和激光擴(kuò)束系統(tǒng)，其中CPU為控制核心，其與攝像機(jī)電性連接，判斷攝像機(jī)鏡頭位置；CPU控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)激光擴(kuò)束系統(tǒng)與攝像機(jī)的鏡頭同步變焦；CPU控制激光電源，進(jìn)而控制激光器，同時(shí)經(jīng)過光纖由激光器提供激光擴(kuò)束系統(tǒng)的激光電源；監(jiān)控系統(tǒng)接收攝像機(jī)的鏡頭位置信號(hào)，控制激光器發(fā)射白激光，白激光照射目標(biāo)物，目標(biāo)物反射的白激光，由攝像機(jī)的鏡頭接收，經(jīng)過圖像處理得到彩色圖像。本發(fā)明系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，改變了以往在夜間只能采用黑白色彩監(jiān)控或無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的狀況，實(shí)現(xiàn)了在夜間彩色圖像的監(jiān)控。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102497503SQ20111038408
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者王一, 王峙皓, 趙立男, 趙鵬, 馬大偉 申請(qǐng)人:長春德信光電技術(shù)有限公司