专利名称：多模式摄像机图像处理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种图像处理电路，特别是一种多模式摄像机图像处理电路。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，人们的安防意识也越来越强，摄像机作为安防领 域的重要器件，在人们生活中已经并不陌生。随着图像传感器件的制造技术不断更新发展， CCD(即电荷耦合器件)以它的高灵敏度、优质的色彩还原性、超强的感光效果，一直成为传 统的图像采集核心器件，而近年来兴起的COMS(互补金属氧化物半导体器件)以它的高像 素、低功耗、小体积、易集成、低价格等等优点逐渐成为CCD的过渡替代产品。同时摄像机图 像处理技术也越来越被人们所关注，虽然现今的技术发展较之前已是突飞猛进，但摄像机 在某些特殊应用场合下仍有不足之处，有待改善，比如色彩还原真实性、信噪比、夜视摄影 质量等这几方面都是有待提升。现有技术中，摄像机能够获取影像的原理是，通过一种光学 镜头将物体反射的光线准确投放到摄像机内图像传感器的靶面(感光面)上，图像传感器 再通过内部电路将代表了物体的光信号转换为电信号，经后级处理电路，最后在显示终端 还原显示。物理学中，定义了光是一种电磁波。人的眼睛能看到的光线是一种“可见光”，波 长范围大约是400纳米到700纳米，而光波中同时也存着一种叫“红外光”的光线，波长范 围大约是700纳米到2500纳米之间，红外光是一种肉眼无法看得到的光源，但摄像机能够 同时感应到可见光和红外光，由此就出现了夜视摄像机技术，白天摄像机可以通过可见光 来捕获影像，黑夜下摄像机就利用红外光来捕获影像。传统的摄像机仅具有白天摄像或夜间摄像的单一功能，早已不能满足人们的需 求，于是双模式摄像机便应运而生，目前，双模式摄像机的实现方法多种多样，请参看公告 号为CN201118758Y、专利号为200720100216的专利，其在摄像机上加装了红外线发生 器，在夜间通过红外线发生器发出人眼不可见的红外线，对监控区域进行光线补强后，再利 用摄像机对监控区域进行监控，但是，其仍然存在着夜间监控图像不够明亮的缺点；再请 参看公告号为:CN2472429Y、专利号为=01235487和公告号为:CN201274542Y/专利号为 200820137493的专利，两个专利中均记载的是在摄像机镜头后设有滤光片，白天利用滤光 片将红外光滤除，晚上直接对红外光进行采集摄像的技术，虽然理论上，此技术方案可行， 但是，在摄像机有限的空间内加设一个或两个滤光片，势必会增加摄像机自身的体积，而 且，还大大使摄像机的结构变得复杂，加之滤光片的切换时通过机械驱动，其切换过程难以 保证，存在着质量隐患。况且，目前，无论是哪种形式的摄像机，最多可以实现白天、黑夜双 模式摄像，而在诸如雾天、阴天、灰霾天气等情况下，或在夜晚利用强光抑制获取车牌的拍 摄场合等都显得无能为力。因此，如何凭着先进的图像传感技术，打造出了更佳的图像效 果，使得摄像机产品应用于更为广范的领域，在监控、车载、医疗器械、工业控制、微光拍摄 等使用环境下都表现出了优越的性能，就成了监控摄像领域的一个新的发展方向。发明内容针对上述提到的现有技术中的摄像机夜间拍摄时，图像不够清晰、明亮，且只具有 双模式工作的缺点，本实用新型提供一种新的摄像机图像处理电路，其利用图像传感器既 能感应可见光，又能感应红外线的原理，将DSP单元的不同光强下的不同图像效果调整程 序分别存储在不同的存储单元中，通过可见光采集单元采集外界可见光，并根据可见光的 强度使DSP接通不同的存储单元，即调用不同的图像效果调整程序，对图像传感器采集到 的图像信号进行不同的处理，使得不管在白天还是黑夜，或者其他云雾、灰霾等天气下都会 获得更加清晰明亮的影像。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种多模式摄像机图像处理电 路，包括DSP单元、图像传感器单元、⑶S/AGC图像处理单元和输出单元，图像传感器单元采 集信号经⑶S/AGC图像处理单元取样放大后，输入给DSP，经过DSP处理后，通过输出单元输 出，电路中还包括有可见光采集单元、控制单元和两个以上存储有不同图像效果调整程序 的存储单元，可见光采集单元的信号输出端输出可见光信号给控制单元，控制单元控制与 DSP连接的存储单元。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括所述的可见光采集单元采用光敏电阻。所述的控制单元采用MCU或电子控制开关。所述的存储单元采用EEPR0M。本实用新型的有益效果是本实用新型的双模式摄像机图像处理技术，就是为了 改善摄像机在白天明亮环境下和晚上黑暗环境下所获取的图像质量，特别是在安防监控领 域中，采用了双模式的图像处理技术的摄像机，不管在白天或黑夜下都会获得更加清晰明 亮的影像。采用了本实用新型的摄像机与传统的摄像机相比，在图像器清晰度、色彩、信噪 比、夜视效果上都有了大幅度的提升，产品功耗小，性能稳定，特别是在夜视效果上，本实用 新型的防水型夜视摄像机与市面上使用的彩转黑红外机比较，在相同照度环境下，本公司 产品的成像质量均优于只使用了彩转黑功能的红外机的好几倍，本公司的产品成像更明亮 更清晰。采用本实用新型的多模式摄像机图像处理技术让摄像机的应用领域更加的广泛 了，不仅可以在白天获取良好的影像，在黑夜中也可以保证有良好的图像效果，在收费站， 夜晚利用强光抑制获取车牌的清晰影像的拍摄场合中，更是使用得得心应手，多模式的图 像处理技术发挥得更是淋漓尽致。下面将结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型实施例一电路方框图。图2为本实用新型实施例二电路方框图。图3为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同 或近似的，均在本实用新型保护范围之内。[0016]实施例一，请参看附图1，本实施例中电路主要包括一个DSP单元、一个图像传感 器单元、一个⑶S/AGC图像处理单元和一个视频输出单元，DSP(即数字信号处理器)芯片 具有强大的软件功能和优越的硬件性能，应用了 DSP的处理电路，不仅大大简化了产品的 硬件复杂程度，通过灵活的软件的编程，还可以实现很多产品的特点功能，所以，自从DSP 出现后，几乎所有的视频处理电路均采用了数字信号处理方式，本实施例中采用的是专门 用于摄像处理电路的专业DSP，利用DSP进行视频处理。图像传感器单元采用(XD(即电 荷耦合器件)或COMS (互补金属氧化物半导体器件)，通过图像传感器单元将图像信号转 换成电信号。由于CCD传感器的每个像素的输出波形只在一部分时间内是图像信号，其余 时间内是复位电平和干扰，为了取出图像信号并消除干扰，要采用取样保持电路，每个像素 信号被取样后，由一电容把信号保持下来，直到取样下一个像素信号，本实施例中，对CCD 传感器的输出波形进行取样保持，采用⑶S单元，即相关双取样电路(Correlated Double Sampling)，经⑶S单元进行取样保持后的图像信号需要进行信号放大处理，即AGC，本实施 例中，将波形取样保持和信号放大处理合在一起，即⑶S/AGC图像处理单元，经过⑶S/AGC 图像处理单元处理后的图像信号输入DSP，有DSP提供图像传感器的水平、垂直驱动信号， 电子快门控制脉冲，读出复位脉冲，还有CDS电路部分的取样保持脉冲，光学黑电平嵌位脉 冲，AGC电路部分的控制信号，本实施例中，DSP还实现A/D转换输入功能和D/A转换输出功 能。图像信号在DSP中进行处理后，由视频输出单元输出。本实施例中还包括一个MCU，本实施例中，MCU可采用51系列单片机，或其他单片 机，MCU的数据端上连接有一个可见光采集单元，本实施例中，可见光采集单元采用光敏电 阻，可见光采集单元输出信号给MCU，MCU通过光敏电阻阻值可判断外界光强，通过光强识 别为阴天、白天或黑夜等。由于DSP内部没有自带的固定存储器，所以编写好的软件先存放 于外部存储器中，在每次DSP通电复位后再调入程式工作。本实施例中，DSP的程序输入端 上连接有两个以上的存储单元，本实施例中，存储单元采用EEPR0M，方便程序读写及修改， 具体实施时，也可以采用其他具有存储功能的存储器。各个存储单元分别通过多路选择器 与DSP的程序输入端连接，MCU与多路选择器使能端连接，控制与DSP连接的存储单元。或 者，各个存储单元分别通过MCU直接与DSP的程序输入端连接。实施例二，请参看附图2，本实施例中电路的其他部分与实施例一中相同，不同之处在 于。本实施例中包括一个电子控制开关，可见光采集单元输出信号给电子控制开关，电子控制 开关与多路选择器使能端连接，控制与DSP连接的存储单元。或者，采用多路选择器直接作为 电子控制开关，可见光采集单元直接与多路选择器使能端连接，控制与DSP连接的存储单元。下述提供一种具体实现电路对本实用新型做进一步说明，请参看附图3，本实施例 中，采用型号为CXD3142R的CXD彩色摄像机专用大规模信号处理器TO为DSP芯片，本实施 例中采用信号为ICX405AK (或型号为ICX633AK)的CXD图像传感器U5感应视频图像，DSP 芯片U6输出垂直驱动信号给CXD垂直驱动器UlO，本实施例中，CXD垂直驱动器UlO采用型 号为AA87222的CXD垂直驱动器，CXD垂直驱动器UlO输入信号给CXD图像传感器U5，CXD 图像传感器U5输出图像信号给CXD视频前置放大器U9，经CXD视频前置放大器U9放大后 传输给DSP芯片TO，本实施例中，CCD视频前置放大器U9采用型号为CXA3796的CCD视频 前置放大器。DSP芯片U6输出视频信号给低功耗视频放大器U3，本实施例中，低功耗视频 放大器U3采用型号为SCA2575 (或IA171)的低功耗视频放大器，由低功耗视频放大器U3做视频输出。本实施例中采用BR9020F4k型号的串口直连型EEPROM作为存储单元，本实施 例中以两个为例进行说明，分别为存储芯片U4和存储芯片U7，本实施例中，存储芯片U4中 存储有白天图像效果调整程序，存储芯片U7中存储有夜晚图像效果调整程序，存储芯片U4 和存储芯片U7的输入输出端分别与多路选择器U2连接，本实施例中，多路选择器U2采用 型号为CD4053的多路选择器，多路选择器U2与DSP芯片U6的程序输入端连接，多路选择 器U2使能端分别与高电平驱动电路和低电平驱动电路连接，附图3中高电平驱动电路为接 点H-5V，低电平驱动电路为接点H-L，高低电平的转换通过外接的光敏电阻实现控制，本实 施例中，可将光敏电阻直接接在H-5V接点和地之间，接点H-L连接于多路选择器U2的9、 IOUl引脚上，作为多路选择器U2的切换信号。上述实施例采用电压检测器U8直接作为电子控制开关控制调入DSP芯片U6的控 制程序，上述实施例适用于双模式摄像机中使用。具体实施时，可将光敏电阻的组织通过模 数转换器转换成数字信号后输入一个MCU进行识别，通过MCU识别的具体阻值，将其分为多 个级别，并分别输出控制信号控制相应的存储芯片调入控制程序给DSP芯片U6,从而实现 多模式摄像机。本实用新型在使用时，在存储芯片U4中存储白天图像效果调整程序，针对白天图 像效果调整的白天模式，主要调整的参数有电子快门自动范围调整为，50分之一秒到10 万分之一秒间，调整黑色位准至0. 05伏到0. 1伏间，调整AGC为6DB，图像的亮度调整为0. 8 伏到0. 9伏间，关闭彩色抑制功能，白平衡方面调整为3600K到9600K间能自动调节正常； 在存储芯片U7中存储夜晚图像效果调整程序，夜视图像效果调整的黑夜模式，主要调整的 参数有电子快门自动范围调整为50分之一秒到5万分之一秒间，黑色位准调整为0. 15伏 到0. 25伏间，色度信号全部关闭，彩色副载波全部关闭，AGC调整为22DB，亮度调整为0. 85 伏到1伏间，白平衡方面调整为3200K-9600K之间自动调节正常。或者还设有其他存储芯 片，实现在收费站，夜晚利用强光抑制获取车牌的清晰影像的拍摄等功能，实现多模式摄 像。当光敏电阻识别判断为白天时，电压检测器U8输出控制信号，控制多路选择器U2将存 储芯片U4与DSP芯片U6的程序输入端连接，DSP芯片U6调入存储芯片U4内的图像效果 调整程序，对CCD图像传感器TO感应的视频图像进行相应的参数调整，并输入；当光敏电阻 识别判断为夜晚时，电压检测器U8输出控制信号，控制多路选择器U2将存储芯片U7与DSP 芯片U6的程序输入端连接，DSP芯片U6调入存储芯片U7内的图像效果调整程序，对CXD图 像传感器U5感应的视频图像进行相应的参数调整，并输入，从而实现双模式控制。具体实 施时，也可将光敏电阻阻值分为几个等级，分别通过MCU控制相应的存储芯片调入程序，实 现多模式控制。
权利要求一种多模式摄像机图像处理电路，包括DSP单元、图像传感器单元、CDS/AGC图像处理单元和输出单元，图像传感器单元采集信号经CDS/AGC图像处理单元取样放大后，输入给DSP，经过DSP处理后，通过输出单元输出，其特征是所述的电路中还包括有可见光采集单元、控制单元和两个以上存储有不同图像效果调整程序的存储单元，可见光采集单元的信号输出端输出可见光信号给控制单元，控制单元控制与DSP连接的存储单元。
2.根据权利要求1所述的多模式摄像机图像处理电路，其特征是所述的可见光采集 单元采用光敏电阻。
3.根据权利要求1或2所述的多模式摄像机图像处理电路，其特征是所述的控制单 元采用MCU或电子控制开关。
4.根据权利要求1或2所述的多模式摄像机图像处理电路，其特征是所述的存储单 元采用EEPROM。
专利摘要本实用新型公开一种多模式摄像机图像处理电路，其利用图像传感器既能感应可见光，又能感应红外线的原理，将DSP单元的不同光强下的不同图像效果调整程序分别存储在不同的存储单元中，通过可见光采集单元采集外界可见光，并根据可见光的强度使DSP接通不同的存储单元，即调用不同的图像效果调整程序，对图像传感器采集到的图像信号进行不同的处理，使得不管在白天还是黑夜，或者其他云雾、灰霾等天气下都会获得更加清晰明亮的影像。
文档编号H04N5/14GK201667678SQ20102005665
公开日2010年12月8日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者张力 申请人:张力