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一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體攝像機(jī)及其補(bǔ)光方法

文檔序號:8383991閱讀:744來源:國知局
一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體攝像機(jī)及其補(bǔ)光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控領(lǐng)域,特別涉及一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)攝像機(jī)及其補(bǔ)光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS加工工藝的改進(jìn)和提高,并考慮到CMOS的價(jià)格優(yōu)勢,在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中,采用CMOS圖像傳感器(Sensor)的CMOS攝像機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]為了提高成像效果,在某些情況下,會需要對CMOS攝像機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光,現(xiàn)有技術(shù)中,通常采用常亮補(bǔ)光燈來對CMOS攝像機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光。
[0004]也就是說,在補(bǔ)光燈開啟之后,到關(guān)閉之前,其將一直處于點(diǎn)亮狀態(tài),而在實(shí)際應(yīng)用中,其實(shí)是不需要時時刻刻均對CMOS攝像機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光的,真正需要補(bǔ)光的只是某些特定時刻,相應(yīng)地,則會導(dǎo)致補(bǔ)光效率低下,并降低了補(bǔ)光燈的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此,本發(fā)明提供了一種CMOS攝像機(jī)及其補(bǔ)光方法,能夠提高補(bǔ)光效率和延長補(bǔ)光燈的使用壽命。
[0006]為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種CMOS攝像機(jī)的補(bǔ)光方法,所述CMOS攝像機(jī)為采用卷簾快門曝光方式的CMOS攝像機(jī),包括:
[0008]獲取幀間隔時間以及每行像素的曝光時間;
[0009]根據(jù)獲取到的信息確定出頻閃周期;
[0010]按照所述頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,利用補(bǔ)光燈為每幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光,所述占空比大于O且小于I。
[0011]一種CMOS攝像機(jī),所述CMOS攝像機(jī)為采用卷簾快門曝光方式的CMOS攝像機(jī),包括:補(bǔ)光控制模塊和補(bǔ)光燈;
[0012]所述補(bǔ)光控制模塊,用于獲取幀間隔時間以及每行像素的曝光時間;根據(jù)獲取到的信息確定出頻閃周期;按照所述頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,控制所述補(bǔ)光燈為每幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光,所述占空比大于O且小于I。
[0013]可見,采用本發(fā)明所述方案,補(bǔ)光燈無需一直處于點(diǎn)亮狀態(tài),而是僅在需要時才處于點(diǎn)亮狀態(tài),其它時間則處于關(guān)閉狀態(tài),從而提高了補(bǔ)光效率,而且減少了補(bǔ)光燈的功耗和發(fā)熱等,延長了補(bǔ)光燈的使用壽命等。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有卷簾快門曝光方式示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明CMOS攝像機(jī)的補(bǔ)光方法實(shí)施例的流程圖。
[0016]圖3為現(xiàn)有每幀圖像數(shù)據(jù)的輸出波形示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明補(bǔ)光方式示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明CMOS攝像機(jī)實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]CMOS攝像機(jī)的曝光方式通常分為以下兩種:全局快門(Global Shutter)和卷簾快門(Rolling Shutter)。在實(shí)際應(yīng)用中,大多數(shù)的CMOS攝像機(jī)都會采用卷簾快門曝光方式。
[0020]圖1為現(xiàn)有卷簾快門曝光方式示意圖。如圖1所示,清除電荷和讀出電荷并行工作,對于每行像素,讀出電荷(Read Time)和清除電荷(Reset Time)的時間差即為曝光時間(Exposure Time);對于任一像素,電荷數(shù)據(jù)的清零和讀出都是串行的,因此清零、曝光、讀出也只能逐行順序進(jìn)行。
[0021]本發(fā)明所述方案即主要適用于采用卷簾快門曝光方式的CMOS攝像機(jī)。
[0022]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明白,以下參照附圖并舉實(shí)施例,對本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]圖2為本發(fā)明CMOS攝像機(jī)的補(bǔ)光方法實(shí)施例的流程圖。如圖2所示,包括以下步驟:
[0024]步驟21:獲取幀間隔時間以及每行像素的曝光時間;
[0025]步驟22:根據(jù)獲取到的信息確定出頻閃周期;
[0026]步驟23:按照確定出的頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,利用補(bǔ)光燈(頻閃燈)為每幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光,所述占空比大于O且小于I。
[0027]假設(shè)CMOS攝像機(jī)的幀率為25fps,那么,幀間隔時間即為l/25=40ms。
[0028]巾貞間隔時間可表示為:F*Tpixclk,每行像素的曝光時間可表示為:S*Tpixclk。
[0029]其中,Tpixclk表示輸出一個像素點(diǎn)的時鐘周期。
[0030]F和S均為正整數(shù),且F>S,F(xiàn)和S的具體取值均根據(jù)CMOS攝像機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)等而定。
[0031]另外,假設(shè)補(bǔ)光燈的占空比為25%,點(diǎn)亮?xí)r間為X,那么,補(bǔ)光燈的頻閃周期即為:X + 3X=4Xo
[0032]基于上述介紹,所述根據(jù)獲取到的信息確定出補(bǔ)光燈的頻閃周期的方式可如下所
/Jn ο
[0033]I) F和S之間非互質(zhì)(即存在除I之外的其它公約數(shù))
[0034]這種情況下,可求取F和S之間的最大公約數(shù)Tl,即有:G⑶(F,S) =Tl,G⑶()表示求取最大公約數(shù);
[0035]從Tl的各因數(shù)中選定一個因數(shù),計(jì)算所選定的因數(shù)與Tpixclk的乘積,將計(jì)算結(jié)果作為頻閃周期,具體選擇哪個因數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要而定。
[0036]舉例說明:
[0037]假設(shè)Tl的取值為10,而10的因數(shù)包括:1、2、5和10,那么,可將l*Tpixclk、2*Tpixclk、5*Tpixclk以及10*Tpixclk中的一個作為頻閃周期。
[0038]2)F和S之間互質(zhì)
[0039]對于這種情況,可采用以下兩種處理方式。
[0040]方式一
[0041]對S的取值進(jìn)行微調(diào),使得微調(diào)后的S和F之間非互質(zhì),并獲取F和微調(diào)后的S之間的最大公約數(shù)T2 ;所述微調(diào)即指調(diào)整幅度較小,而且可以是向大調(diào)整,也可以是向小調(diào)整;
[0042]從T2的各因數(shù)中選定一個因數(shù),計(jì)算所選定的因數(shù)與Tpixclk的乘積,將計(jì)算結(jié)果作為頻閃周期。
[0043]T2和Tl可能相同,也可能不同。
[0044]方式二
[0045]從位于F-B到F之間的各正整數(shù)中選定一個與S之間非互質(zhì)的正整數(shù)Fl,B為正整數(shù),且B〈F,B*TpiXclk為每幀圖像中的幀消隱時間,并獲取Fl和S之間的最大公約數(shù)T3,即有:GCD (FI, S) =T3 ;
[0046]從Τ3的各因數(shù)中選定一個因數(shù),計(jì)算所選定的因數(shù)與Tpixclk的乘積,將計(jì)算結(jié)果作為頻閃周期。
[0047]如果位于F-B到F之間的各正整數(shù)中與S之間非互質(zhì)的正整數(shù)的個數(shù)大于1,那么可隨機(jī)選擇一個作為Fl。
[0048]Τ3和Τ2可能相同,也可能不同;同樣,Τ3和Tl可能相同,也可能不同。
[0049]圖3為現(xiàn)有每幀圖像數(shù)據(jù)的輸出波形示意圖。如圖3所示,幀消隱期間的數(shù)據(jù)本質(zhì)上是無效數(shù)據(jù)。
[0050]在確定出頻閃周期之后,可根據(jù)頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,利用補(bǔ)光燈為每幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光。
[0051]本發(fā)明所述方案中的占空比需要大于O且小于1,如果等于0,則相當(dāng)于未進(jìn)行補(bǔ)光,如果等于1,則相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中的常亮補(bǔ)光方式。
[0052]圖4為本發(fā)明補(bǔ)光方式示意圖。補(bǔ)光燈在工作電壓、工作電流和點(diǎn)亮?xí)r間均相同的狀態(tài)下,每次點(diǎn)亮的能量都相同,為每行像素貢獻(xiàn)的補(bǔ)光能量也都相同。
[0053]另外,理論上來將,針對每幀圖像,可一直按照本發(fā)明所述的方式進(jìn)行補(bǔ)光,即從該幀圖像的第一行曝光開始到該幀圖像結(jié)束,按照確定出的頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空t匕,利用補(bǔ)光燈為該幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光。
[0054]但是,考慮到幀消隱期間是不需要進(jìn)行補(bǔ)光的,因此為了節(jié)省能量等,可針對每幀圖像,分別進(jìn)行如下處理:從該幀圖像的第一行曝光開始到Fl*Tpixclk的時段內(nèi),按照確定出的頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,利用補(bǔ)光燈為該幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光,在剩余時段內(nèi),關(guān)閉補(bǔ)光燈。
[0055]所述補(bǔ)光燈通常為發(fā)光二極管(LED, Light Emitting D1de)燈。
[0056]基于上述介紹,圖5為本發(fā)明CMOS攝像機(jī)實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示,包括:補(bǔ)光控制模塊和補(bǔ)光燈;
[0057]補(bǔ)光控制模塊,用于獲取幀間隔時間以及每行像素的曝光時間;根據(jù)獲取到的信息確定出頻閃周期;按照所述頻閃周期以及預(yù)先設(shè)定的占空比,控制補(bǔ)光燈為每幀圖像進(jìn)行補(bǔ)光,所述占空比大于O且小于I。
[0058]其中,
[
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