通过时间配合的间歇照明来控制摄像系统的发光强度的系统与方法
【专利摘要】一种具有发光强度控制的摄像系统，包括图像传感器、光源以及信号生成器。图像传感器用于获取场景的图像。光源用于照射场景。信号生成器耦接于图像传感器及光源，以生成：(a)第一信号来控制图像传感器的图像获取以及(b)第二信号来控制光源的工作周期。一种用于控制摄像系统的发光强度的方法，其中摄像系统包括图像传感器、光源与信号生成器。该方法包括：通过使用信号生成器生成第一信号以控制图像传感器的图像获取；以及通过使用信号生成器生成第二信号以控制光源的工作周期。
【专利说明】通过时间配合的间歇照明来控制摄像系统的发光强度的系统与方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请为2012年9月19日申请的美国专利申请第13/622，976号的部分延续案。本申请还主张2012年10月5日申请的美国临时申请第61/710，480号的优先权。上述申请的全文通过引用并入本申请以作为参考。
【背景技术】
[0003]整合式摄像及照明系统可在较暗的环境中取得图像，其现有的应用包括医用内诊镜、蛇管检视镜头、管道镜以及机械视觉(machine vision)。为生成较佳的图像亮度需要合适的发光强度，发光强度通常与一些因素有关，例如图像的场景、摄像系统与照明系统下的场景配置以及摄像及照明系统的性能。举例来说，一个较亮的物体相较于一个较暗物体而言是需要较少的照度。据此，大部分的系统都有配置调整发光强度的机制。
[0004]医用内诊镜用于检查人体内的组织，它是一个极佳的例子来说明合适的发光强度对于生成所需要的输出的重要性，例如达到精确的诊断或成功的操作。当内诊镜的操作人员在移动摄像系统以检查不同的位置或描准特定的目标时，需要调整光源的功率大小以达到所需的图像亮度。
【发明内容】
[0005]在一实施例中，提供一种具有发光强度控制的摄像系统，其包括图像传感器、光源以及信号生成器。图像传感器用于获取场景的图像。光源用于照射场景。信号生成器耦接于图像传感器及光源，以生成:(a)第一信号来控制图像传感器的图像获取，以及(b)第二信号来控制光源的工作周期。
[0006]在一实施例中，提供一种用于控制摄像系统的发光强度的方法，摄像系统包括图像传感器、光源与信号生成器。该方法包括:通过使用信号生成器生成第一信号以控制图像传感器的图像获取；以及通过使用信号生成器生成第二信号以控制光源的工作周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明一实施例的内诊镜系统的示意图，该内诊镜系统包括摄像模块，摄像模块具有图像传感器及光源。
[0008]图2示出本发明一实施例的通过时间配合(time-matched)间歇照明来控制由图像传感器获取的图像的发光强度的系统。
[0009]图3为本发明一实施例的信号的示意图，该信号用于通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度。
[0010]图4为本发明一实施例的信号的示例性周期的示意图，该信号响应于相同的工作周期来控制光源。
[0011]图5示出用于通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度的示例性方法。
[0012]图6示出用于通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度的示例性系统。
[0013]图7示出用于通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度的示例性系统。
[0014]图8示出用于通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度的示例性系统，该系统包括图像信号处理器、设置参数以及控制面板。
[0015]图9为用于启动通过时间配合间歇照明控制由图像传感器获取的图像的发光强度的示例性系统的方法的流程图，其中设置参数位于编码内存内。
【具体实施方式】
[0016]本发明涉及为操作于较暗环境的图像传感器提供照明。上述照明由光源提供，且光源具有两种模式:开与关，并且能在0%与100%之间的工作周期操作。而图像传感器所摄取的图像的发光强度由调整光源的工作周期来控制。此技术有别于已知系统，在已知系统中，光源持续处于开的模式，并且通过调整功率大小以得到所需的发光强度。相较于调整功率大小，调整工作周期可需要更少的电子组件，因为其部分的功能性可通过软件/固件来达到。此外，相较于已知的线性调整机制，本发明的调整工作周期在功率消耗方面显得更有效率，因为在线性调整机制中，光源所输出的光量通过电阻组件的功率损失来调整。因此，本发明提供一种有效率并具有灵活性的技术，并且能以最少电子组件来实现。更重要的是，通过使间歇照明的时间点配合图像获取的时间点，能轻易地使每一张图像的发光强度达到一致性。
[0017]本发明的摄像系统可在较暗的环境中发挥效果。可达到的应用例如包括，但不限于，(医用)内诊镜、蛇管检视系统与管道镜，以及其它检视系统与监视系统。
[0018]图1为本发明的内诊镜系统100的示意图，该系统包括摄像模块110。摄像模块110通过连接线130与控制/示出系统120耦接。摄像模块110包括整合式摄像照明系统，该系统具有图像传感器112以及光源114。光源114对场景提供照明，图像传感器112对场景进行摄像。本发明公开一种系统与方法，能通过使间歇照明与图像传感器112的摄像率相配而控制光源114的发光强度。在一实施例中，系统100为医用内诊镜。
[0019]图2示出本发明的通过时间配合(time-matched)间歇照明控制摄像系统的发光强度的系统200。系统200包括配合信号生成器210，其与图像传感器250及光源260耦接。图像传感器250例如为互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或感光耦合组件(CXD)图像传感器。在一实施例中，光源260为发光二极管(LED)。在一实施例中，光源260为白炽(incandescent)光源,例如齒素灯。配合信号生成器210输出启动信号255至图像传感器250以启动摄像，并且以功率信号265的形式供应电力至光源260。功率信号265可具有两种状态:关闭状态(对应关闭光源)、以及开启状态(对应开启光源至预设强度)。
[0020]在一实施例中，启动信号255为周期性信号并具有周期T。，此周期对应于图像传感器250，图像传感器250以固定摄像率进行摄像。功率信号265为具有共同周期T。的周期性信号。功率信号265在开启状态时对应光源260的开启时间Tm(Tffia)，其关系如下所示:
[0021]T011=MXTfl,式 I[0022]其中，M为负整数，Tfl为与启动信号的周期T。有关的基本发光周期，如下所示:
[0023]
【权利要求】
1.一种具有发光强度控制的摄像系统，包括: 图像传感器，用于获取场景的图像； 光源，用于照射所述场景；以及 信号生成器，耦接于所述图像传感器及所述光源，以生成: (a)第一信号来控制所述图像传感器的图像获取；以及 (b)第二信号来控制所述光源的工作周期。
2.如权利要求1所述的摄像系统，其中，所述第一信号与第二信号为周期性信号并共有共同周期。
3.如权利要求2所述的摄像系统，其中，所述图像传感器获取每一共同周期的单一图 像。
4.如权利要求3所述的摄像系统，其中，所述光源的开启与关闭分别对应于所述第二信号的第一状态与第二状态，且所述第二信号的第一状态的总持续时间在共同周期之内，为所述共同周期的一个单位时间或多个单位时间。
5.如权利要求4所述的摄像系统，其中，所述信号生成器包括: 频率信号生成器，用于生成所述第一信号； 频率调整器，耦接于所述频率信号生成器，所述频率调整器用于生成为所述第一信号的谐波的相乘信号；以及 处理相乘信号从而生成所述第二信号。
6.如权利要求1所述的摄像系统，其中，所述摄像系统实现于医用内诊镜内。
7.如权利要求4所述的摄像系统，还包括: 非挥发内存，能储存编码工作周期设置参数； 处理器，能对所述编码工作周期设置参数进行译码；以及 控制面板，用于选择所述已译码的工作周期设置参数的其中之一。
8.一种用于控制摄像系统的发光强度的方法，其中，所述摄像系统包括图像传感器、光源与信号生成器，所述方法包括: 通过使用所述信号生成器生成第一信号以控制所述图像传感器的图像获取；以及 通过使用所述信号生成器生成第二信号以控制所述光源的工作周期。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一信号为周期性信号并具有第一信号周期。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第二信号为周期性信号并具有所述第一信号周期，并且在第一信号周期期间，所述第二信号的开启状态的总持续时间为所述第一信号周期的一个单位时间或多个单位时间。
11.如权利要求10所述的方法，还包括生成相乘信号，所述相乘信号具有为所述第一信号周期的一个单位时间的周期，并且所述第二信号被生成以致所述相乘信号的每一周期对应至所述第二信号的开启状态或关闭状态。
12.如权利要求11所述的方法，还包括通过使用所述图像传感器获取所述光源所照射的场景的图像。
13.如权利要求12所述的方法，其中，单一图像在每一个第一周期中被获取。
14.如权利要求10所述的方法，还包括: 将对应于设置参数组合的工作周期设置参数提供至:(a)第一信号周期、(b)所述单位时间的值、(C)所述第二信号开启状态时的单位时间的个数；以及 选择所述工作周期设置参数的其中之一。
15.如权利要求14所述的方法，其中，提供所述工作周期设置参数包括对所述编码数据进行译码。
16.如权利要求10所`述的方法，其中，所述方法实现于医用内诊镜内。
【文档编号】A61B1/00GK103731606SQ201310464068
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2012年10月5日
【发明者】雷俊钊 申请人:全视技术有限公司