一种黑光摄像机的制作方法

专利2022-05-09  4


本申请涉及监控技术领域,具体涉及一种黑光摄像机。



背景技术:

目前黑光摄像机一般采用双目星光级图像传感器,来获取超低照度下的全彩画面,并在双目结构中增加分光棱镜来进行分光,但由于分光棱镜体积较大,因此黑光摄像机无法做到小型化,当前业内的黑光摄像机主要形态为大型球机和枪机等,价格比较昂贵。



技术实现要素:

本申请提供一种黑光摄像机,能够缩小黑光摄像的体积。

为解决上述技术问题,本申请采用的技术方案是:提供一种黑光摄像机,该黑光摄像机包括:镜头、电源、第一调光膜、第二调光膜以及控制器,镜头用于采集图像光;电源用于产生第一调整信号与第二调整信号;第一调光膜设置于镜头的出射光路上,用于基于第一调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第一图像光;第二调光膜设置于镜头的出射光路上,用于基于第二调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第二图像光;控制器设置于第一调光膜与第二调光膜的出射光路上,用于对第一图像光与第二图像光进行处理,生成图像数据。

通过上述方案,本申请的有益效果是:本申请提供的基于调光膜的黑光摄像机包括:镜头、电源、第一调光膜、第二调光膜以及控制器,在镜头的出射光路上设置第一调光膜与第二调光膜;第一调光膜在电源输出的第一调整信号的作用下,将从镜头出射的图像光中的第一图像光透射至控制器;第二调光膜在电源输出的第二调整信号的作用下,将从镜头出射的图像光中的第二图像光透射至控制器,以使得控制器利用第一图像光与第二图像光生成拍摄到的图像数据;通过设置第一调光膜与第二调光膜来实现将图像光分成第一图像光与第二图像光,由于无需设置体积较大的分光棱镜就能实现对图像光的分光,可缩小黑光摄像机的体积,能够实现产品的小型化设计,而且生产成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。其中:

图1是本申请提供的黑光摄像机一实施例的结构示意图;

图2是本申请提供的黑光摄像机另一实施例的结构示意图;

图3是本申请提供的黑光摄像机又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

由于色彩信息的获取针对的是可见光,亮度信息的获取针对的是红外光,因此图像的色彩信息和亮度信息是矛盾的,无法在同一帧画面既获取到色彩信息又获取到亮度信息,因此通过在双目结构中增加分光棱镜来实现分光,其中一目图像传感器让可见光通过,另一目图像传感器让红外光通过,从而实现一目图像传感器在可见光下曝光获取色彩信息,另一目图像传感器在红外光下曝光获取亮度信息。该方案能够利用分光棱镜和两目星光级图像传感器分开获取图像色彩信息和亮度信息,但体积较大。

为了解决现有方案存在的问题,即本申请要解决的是如何实现黑光摄像机的小型化和经济化,提供了一种可替代、可量产以及可推广的低成本黑光摄像机。

请参阅图1,图1是本申请提供的黑光摄像机一实施例的结构示意图,该黑光摄像机包括:镜头11、电源12、第一调光膜13、第二调光膜14以及控制器15。

镜头11用于对当前拍摄场景进行拍摄,以采集图像光,镜头11可以为双目镜头或单目镜头。

电源12用于产生第一调整信号与第二调整信号,电源12可以不受其他功能器件的影响,一旦通上电便可自行输出第一调整信号和/或第二调整信号,这种状态可记作常使能状态;或者电源12的工作与否受其他功能器件(比如:控制器15)的影响,当其他功能器件输出有效的控制信号时,电源12才处于工作状态,输出第一调整信号和/或第二调整信号,这种状态可记作控制使能状态。

本实施例设置了两个调光膜(即第一调光膜13与第二调光膜14),调光膜是一种通过改变液晶分子状态来调整光束透过率的薄膜,应用较多的是压控调光膜(即通过调整输入至调光膜的电压来调整薄膜的性能),本实施例采用的也是压控调光膜,可利用压控调光膜的特性来进行分光。

第一调光膜13设置于镜头11的出射光路上,其用于基于第一调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第一图像光;具体地,调整透光参数包括透光率,第一调整信号可以为电压信号,第一调光膜13在未接收到电源12输出的第一调整信号后,透光率为一设定值,比如:不透过任何光;第一调光膜13在接收到第一调整信号后,性能发生改变,可对输入的光束进行选择性透过,即透过镜头11输出的图像光中的第一图像光,该第一图像光可以为可见光或红外光。

第二调光膜14设置于镜头11的出射光路上,其用于基于第二调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第二图像光;具体地,第二调整信号可以为电压信号,第二调光膜14在未接收到电源12输出的第二调整信号后,透光率为一设定值,比如:不透过任何光;第二调光膜14在接收到第二调整信号后,性能发生改变,可对输入的光束进行选择性透过,即透过镜头11输出的图像光中的第二图像光,该第二图像光可以为可见光或红外光。

可以理解地,为了获取图像的色彩信息与亮度信息,第一图像光和第二图像光为不同类型/种类/性质的光,第一图像光与第二图像光的波长不重叠,例如,当第一图像光为可见光时,第二图像光为红外光;当第一图像光为红外光时,第二图像光为可见光。

控制器15设置于第一调光膜13与第二调光膜14的出射光路上,其用于对第一图像光与第二图像光进行处理,生成图像数据;具体地,当第一图像光为可见光且第二图像光为红外光时,控制器15可先将第一图像光转换为色彩数据,将第二图像光转换为亮度数据,然后将亮度数据与色彩数据进行融合,从而得到当前拍摄到的图像数据;进一步地,为了获取图像质量更好的图像,控制器15还可对图像数据进行美化处理,比如:滤波降噪、图像增强、拉伸或裁剪等。

可以理解地,当第一图像光为红外光且第二图像光为可见光时,控制器15将第一图像光转换为亮度数据,将第二图像光转换为色彩数据,然后将亮度数据与色彩数据进行融合,得到当前拍摄到的图像数据。

本实施例提供了一种基于调光膜的黑光摄像机,可以应用在摄像领域或安防监控领域,通过在镜头的出射光路上设置第一调光膜与第二调光膜来实现分光,能够将从镜头出射的图像光分成波长不同的第一图像光与第二图像光,第一图像光与第二图像光可入射至控制器,控制器对第一图像光与第二图像光进行处理生成图像数据,由于无需设置体积较大的分光棱镜就能实现分光,可有效减小黑光摄像机的体积,有利于实现小型化设计,而且生产成本较低。

请参阅图2,图2是本申请提供的黑光摄像机另一实施例的结构示意图,该黑光摄像机包括:镜头11、电源12、第一调光膜13、第二调光膜14以及控制器15。

镜头11用于采集图像光,镜头11包括第一镜头111与第二镜头112,第一镜头111与第二镜头112用于对当前拍摄场景进行拍摄,以采集同一时刻的图像光,第一调光膜13设置于第一镜头111的出射光路上,第二调光膜14设置于第二镜头112的出射光路上。

电源12用于同时产生第一调整信号与第二调整信号。

进一步地,针对需要调节光圈的设备,本实施例支持通过调节调光膜的输入电压来实现进光量的等效控制,可以省略光圈的调节电路,进一步实现设备的小型化和成本优化,即电源12还可调整第一调整信号与第二调整信号的幅度,以调整图像传感器的进光量。

第一调光膜13设置于镜头11的出射光路上,其用于基于第一调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第一图像光;第二调光膜14设置于镜头11的出射光路上,其用于基于第二调整信号调整透光参数,以透过图像光中的第二图像光;具体地,第一图像光为可见光,第二图像光为红外光,即第一镜头111上安装允许可见光透过的调光膜,第二镜头112上安装允许红外光透过的调光膜。

控制器15设置于第一调光膜13与第二调光膜14的出射光路上,其用于对第一图像光与第二图像光进行处理,生成图像数据,该图像数据包括色彩数据与亮度数据。

进一步地,如图2所示,控制器15包括图像传感器151与处理器152,图像传感器151用于对第一图像光进行处理生成色彩数据,并对第二图像光进行处理生成亮度数据;处理器152与图像传感器151连接,其用于对色彩数据与亮度数据进行处理,生成图像数据。

图像传感器151包括第一图像传感器1511与第二图像传感器1512,第一图像传感器1511设置于第一调光膜13的出射光路上,其用于对第一图像光进行光电转换处理,得到色彩数据;第二图像传感器1512设置于第二调光膜14的出射光路上,其用于对第二图像光进行光电转换处理,得到亮度数据。

处理器152包括图像处理器(graphicsprocessingunit,gpu)1521与中央处理器(centralprocessingunit,cpu)1522,图像处理器1521与图像传感器151连接,其用于对色彩数据与亮度数据进行融合,得到图像数据。

中央处理器1522与图像处理器1521连接,其用于对图像数据进行存储。

进一步地,如图2所示,中央处理器1522还与电源12连接,其用于判断图像数据是否符合预设要求,若图像数据不符合预设要求,则生成控制信号,并将控制信号发送至电源12,以使得电源12生成第一调整信号与第二调整信号,或者控制电源12调整输出的第一调整信号与第二调整信号的幅度;具体地,预设要求可以为预先设置的对图像质量的要求,如果中央处理器1522通过图像算法检测到当前图像数据的质量小于预设质量值,则确定当前图像质量较差,需要调整第一调光膜13和第二调光膜14的透光率,以拍摄出符合预设要求的图像;如果中央处理器1522通过图像算法检测到当前图像数据的质量大于/等于预设质量值,则确定当前图像质量较好,此时可维持目前对第一调光膜13和第二调光膜14的控制方式;比如:假设当前第一调光膜13的透光率为100%,第二调光膜14的透光率为0%,即只有光从第一调光膜13透出,中央处理器1522经过判定发现当前拍摄到的图像满足预设要求,则不进行调整;如果发现当前拍摄到的图像不满足预设要求,则进行调整,让第一调光膜13与第二调光膜14分别透过可见光与红外光。

可以理解地,图像处理器1521与中央处理器1522可以集成在一起,比如可设置在片上系统(systemonchip,soc)上,或者分开设置。

下面对本实施例的实现原理进行阐述:第一镜头111与第二镜头112通过对当前拍摄场景进行拍摄采集到图像光,通过特定的电源12控制是否向第一调光膜13与第二调光膜14输入电压信号或调整输入的电压信号的幅度,从而实现对调光膜透过的光束进行控制。

图像光中的可见光透过第一调光膜13进入第一图像传感器1511,以使得第一图像传感器1511采集图像色彩信息;图像光中的红外光透过第二调光膜14进入第二图像传感器1512,以使得第二图像传感器1512采集图像亮度信息。

图像传感器151将采集到的图像信息传输给图像处理器1521,以进行图像融合处理或其他美化处理(比如,压缩、裁剪或亮度调整),处理完成生成的图像数据传输给中央处理器1522,中央处理器1522可对图像数据进行存储、发送给其他装置或检测该图像数据是否符合预设要求,一旦不符合预设要求,则及时调整向第一调光膜13与第二调光膜14输入的电压,以便拍摄到符合预设要求的图像。

本实施例通过双目镜头来采集图像光,利用第一调光膜来获取图像光中的可见光,利用第二调光膜来获取图像光中的红外光,然后利用相应的图像传感器来分别获取亮度数据与色彩数据,再通过图像处理器来对亮度数据与色彩数据进行合成,生成当前拍摄到的图像数据,由于无需使用分光棱镜来分光,可缩小整体体积;而且可利用中央处理器来对电源进行控制,实现拍摄到的图像符合预先设定的要求。

请参阅图3,图3是本申请提供的黑光摄像机又一实施例的结构示意图,本实施例与图2所示的实施例类似,区别在于:本实施例采用单目镜头来实现,图像传感器151的数量为一个,且电源12交替生成第一调整信号与第二调整信号。

图像传感器151还用于产生帧同步信号,以使得处理器152基于帧同步信号控制电源12生成第一调整信号/第二调整信号,该帧同步信号可作为电源12的控制基础,其用于表示已经获取到当前帧图像的数据,以通知电源12切换调整信号;具体地,在图像传感器151接收到第一图像光后,图像传感器151生成帧同步信号,并将帧同步信号发送至处理器152,以使得处理器152控制电源12生成第二调整信号;在图像传感器151接收到第二图像光后,图像传感器151生成帧同步信号,并将帧同步信号发送至处理器152,以使得处理器152控制电源12生成第一调整信号,以便电源12及时切换调整信号。比如,在拍摄第一帧图像时,电源12产生第一调整信号;在拍摄第二帧图像时,电源12产生第二调整信号;在拍摄第三帧图像时,电源12产生第一调整信号;在拍摄第四帧图像时,电源12产生第二调整信号,以此类推,第一调整信号与第二调整信号交替生成。

进一步地,控制调光膜的信号(即第一调整信号与第二调整信号)的变化速率远远大于视频帧率,比如:调整信号的变化速率在1/1000s以内,视频帧率不超过60帧(通常为30帧或25帧),可以实现在1s内同时采集到相同帧数的图像色彩画面和图像亮度画面。

本实施例只采用一个图像传感器,结合图像传感器生成的帧同步信号,在交替的前后两帧分别采集图像色彩信息和图像亮度信息,由于分帧采集图像信息,视频的帧率降低,可以应用在对帧率要求不高的黑光摄像场景中。

综上所述,本申请提供了基于调光膜的双目黑光摄像机和单目黑光摄像机,利用调光膜对红外光与可见光进行分光,分别获取图像色彩信息和图像亮度信息,无需使用体积较大的分光棱镜,整体体积较小,可以实现设备的小型化;且调光膜可取代动态光圈,实现亮度调节,进一步缩小产品体积,且可降低成本。

以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

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