一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统及其使用方法与流程

本发明属于高清视频监控技术领域，具体涉及一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统及其使用方法。

背景技术：

目前矿用照明技术中，通常在高清视频监控领域中，均是将阵列式红外LED作为辅助光源，但是，将阵列式红外LED作为辅助光源的方法，存在功耗较高且视频图像不够清晰的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统及其使用方法，以解决矿用照明时，将阵列式红外LED作为辅助光源，存在的功耗较高且视频图像不够清晰的问题。

本发明采用的第一种技术方案：一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统，包括依次通信连接的电源模块、核心处理模块和辅助电源模块，核心处理模块通信连接有感光模块；

辅助电源模块，用于在矿井低照度或全黑的环境下提供辅助照明，其结构包括同轴设置的凹透镜、均光片、调焦筒和红外激光管，红外激光管还通过驱动电路连接至核心处理模块，辅助电源模块固定于铝基板上；

感光模块，用以感应现场的照度信息，并通过通信接口将照度信息传给核心处理模块；

核心处理模块，用于根据照度信息作出相应操作：当照度信息高于照度阈值时，核心处理模块不启动激光驱动电路使红外激光管工作；当照度信息不高于照度阈值时，核心处理模块控制驱动电路工作，使红外激光管开启。

进一步的，辅助光源模块采用的辅助光源为940nm的红外激光管。

进一步的，驱动电路的驱动芯片的电路连接关系为：电源接口J2的引脚1分别与第三电容C3的一端、红外激光管的第一驱动芯片U1的引脚3、红外激光管的第二驱动芯片U2的引脚3、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端及电源接口J1的引脚1相连接，电源接口J2的引脚2接地，第三电容C3的另一端接地，红外激光管的第一驱动芯片U1的引脚2及红外激光管的第二驱动芯片U2的引脚2均接地，红外激光管的第一驱动芯片U1的引脚1与电源接口J1的引脚2相连接，红外激光管的第二驱动芯片U2的引脚1分别与第一电容C1、第二电容C2的另一端及电源接口J1的引脚2相连接，J2与通信部分的J5相连接，J1连接红外激光管。

进一步的，电源模块中电源芯片的电路连接关系为：电源接口J4连接12V适配器，电源接口J4的引脚1与稳压二极管D4、稳压二极管D5、第四电容C4的一端及电源芯片U4的引脚1相连接，电源接口J4的引脚2、稳压二极管D4、稳压二极管D5第四电容C4的另一端均接地，电源芯片U4的引脚2和引脚3接地，电源芯片U4的引脚4与自恢复式保险丝F1的一端相连接，自恢复式保险丝F1的另一端与稳压二极管D2和稳压二极管D3的一端、电压输入端及电源接口J3的引脚2相连接，电源接口J3的引脚1接地，电源接口J3用于给核心处理模块供电，稳压二极管D2和稳压二极管D3的另一端接地。

进一步的，感光模块中感光芯片的电路连接关系为：感光芯片U3的引脚1，分别与电压输入端、第六电容C6及第一电阻R1的一端相连接，感光芯片U3的引脚2，与第四电阻R4的一端相连接，第六电容C6和第四电阻R4的另一端接地，感光芯片U3的引脚3接地，感光芯片U3的引脚5，分别与第一电阻R1的另一端及第五电容C5的一端相连接，第五电容C5的一端接地，感光芯片U3的引脚4，分别与第三电阻R3和N沟道MOSFET场效应管Q1的一端相连接，N沟道MOSFET场效应管Q1的另一端与电压输入端相连接，感光芯片U3的引脚6分别与二极管D1及第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2和第三电阻R3的另一端与电压输入端相连接，通信接口P1的引脚1接地，通信接口P1的引脚2与电源模块的电压输入端相连接，通信接口P1的引脚3分别与Q1和第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端与电压输入端相连接，通信接口P1的引脚4与二极管D1的另一端相连接，通信接口P1的引脚3和引脚4用于将数据传输至核心处理模块。

本发明采用的第二种技术方案是，一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的使用方法，按照以下步骤实施：

步骤1、由电源模块为核心处理模块供电，核心处理模块用于给感光模块供电并用于接受感光模块的信息；

由感光模块感知周围环境的光照度信息：当照度信息高于照度阈值时，核心处理模块不启动激光驱动电路使红外激光管工作；当照度信息不高于照度阈值时，核心处理模块控制驱动电路工作，使红外激光管开启；

步骤2、当驱动电路驱动红外激光管的开启，则红外激光管发出的光会通过均光片和凹透镜进行散光，再通过调焦筒调整焦距后发射出去。

进一步的，照度阈值为10Lux。

本发明的有益效果是：采用红外激光管作为辅助光源，与其他技术相比，具有体积小、功耗低、能够实现低照度甚至全黑环境下的高清视频实时采集且获取的视频图像清晰。

【附图说明】

图1是本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的模块连接图；

图2是本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的感光芯片BH1750的电路示意图；

图3是本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的驱动芯片AMC7135的电路示意图；

图4是本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的DC-DC电源芯片的电路示意图；

图5是本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的通信电路示意图；

图6本发明一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的结构示意图。

其中，1.电源模块，2.辅助电源模块，3.感光模块，4.核心处理模块，5.凹透镜，6.调焦筒，7.均光片，8.红外激光管。

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供了一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统，如图1所示，该系统包括依次通信连接的电源模块1、核心处理模块4和辅助电源模块2，核心处理模块4通信连接有感光模块3；

其中，辅助电源模块2，用于在矿井低照度或全黑的环境下提供辅助照明，其结构包括同轴设置的凹透镜5、均光片7、调焦筒6和红外激光管8，红外激光管8还通过驱动电路连接至核心处理模块4，辅助电源模块2固定于铝基板上；

感光模块3，用以感应现场的照度信息，并通过通信接口将照度信息传给核心处理模块4；

核心处理模块4，用于根据照度信息作出相应操作：当照度信息高于照度阈值时，核心处理模块4不启动激光驱动电路使红外激光管8工作；当照度信息不高于照度阈值时，核心处理模块4控制驱动电路工作，使红外激光管8开启。

核心处理模块4采用三星S5PV210核心板来处理系统数据。在附图5通信部分示意图中，U5是集成负载开关，核心板通过软件控制5号脚电位高低，默认是低，没有电压输出，J5上没有电压。U5采用FDC6331L芯片，起到开关作用，引脚5与核心板连接，J5与激光驱动电路的J2连接。J6是通信接口，引脚3、引脚4与核心板相连，J6与感光模块的P1相连。

如图6所示，辅助电源模块2的结构包括依次同轴设置的凹透镜5、均光片7、调焦筒6和红外激光管8，红外激光管8还连接有用于驱动其开启的驱动电路，辅助电源模块2固定于铝基板上；感光模块3，用以感应现场光照强度，在低照度甚至全黑环境时，通过核心处理模块4促使辅助光源模块2中的辅助光源的开启。

其中，辅助光源模块2采用的辅助光源为940nm的红外激光管8，选用的是便于焊接和安装的贴片式红外激光管8，将该红外激光管8焊接在散热性能良好的铝基板上，用以保证红外激光管8能够可靠且连续的工作，红外激光管8还配有均光片7和凹透镜5，用以扩散光源，扩散后的光源再通过调焦筒6调整焦距，就可以把点光源转换成面光源，增大了辅助光源的的光照面积，同时也使图像均匀无亮斑。

该红外激光管8的驱动电路采用的是200-350mA的可调恒流源，如图3所示，辅助光源模块2中红外激光管8的驱动电路中驱动芯片AMC7135中电路的连接关系为：电源接口J2的引脚1分别与第三电容C3的一端、红外激光管8的第一驱动芯片U1的引脚3、红外激光管8的第二驱动芯片U2的引脚3、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端及电源接口J1的引脚1相连接，电源接口J2的引脚2接地，第三电容C3的另一端接地，红外激光管8的第一驱动芯片U1的引脚2及红外激光管8的第二驱动芯片U2的引脚2均接地，红外激光管8的第一驱动芯片U1的引脚1与电源接口J1的引脚2相连接，红外激光管8的第二驱动芯片U2的引脚1分别与第一电容C1、第二电容C2的另一端及电源接口J1的引脚2相连接，J2与通信部分的J5相连接，J1连接红外激光管8。

电源模块1给核心处理模块4供电，辅助光源模块2用以在低照度甚至全黑环境下为视频的采集提供辅助照明，增加光照强度，感光模块3用以感应光照强度，当照度大于照度阈值10Lux时，核心板不做任何处理，U5的5脚默认是OFF，此时U5没有输出，J5没有电压，激光管不工作；当照度低于照度阈值甚至全黑环境下时，感光模块3将照度信息通过P1连接J6传给核心板，核心板分析、处理后，做出响应，使U5的5脚变为ON，此时U5导通，输出电压，再通过J5与J2连接，给驱动电路供电，辅助光源模块2中的红外激光管8的驱动电路开始工作，驱动红外激光管8的开启，红外激光管8发出的光通过均光片7和凹透镜5进行散光，再通过调焦筒6调整焦距，把点光源转换成面光源，有效增大了光照面积且无中心亮斑，使辅助光源能够均匀地照射在视频采集区域。

电源模块1是通过使用电源本安适配器把220v的交流电压进行转换成12V的直流电压，再通过DC-DC电源芯片将12V的直流电压转换成稳定的12V的恒流直流电压，用以给整个系统供电，如图4所示，该DC-DC电源芯片中的电路连接关系为：电源接口J4连接12V适配器，电源接口J4的引脚1与稳压二极管D4、稳压二极管D5、第四电容C4的一端及电源芯片U4的引脚1相连接，电源接口J4的引脚2、稳压二极管D4、稳压二极管D5第四电容C4的另一端均接地，电源芯片U4的引脚2和引脚3接地，电源芯片U4的引脚4与自恢复式保险丝F1的一端相连接，自恢复式保险丝F1的另一端与稳压二极管D2和稳压二极管D3的一端、电压输入端及电源接口J3的引脚2相连接，电源接口J3的引脚1接地，电源接口J3用于给核心处理模块4供电，稳压二极管D2和稳压二极管D3的另一端接地，电源模块1中电路的整体设计符合本安标准GB3836.1、GB3836.4要求。

感光模块3中感光芯片选用的是光强传感器BH1750，该光强传感器内置16位的模数转换器，能够直接输出一个数字信号，不需要再做复杂的计算，是一种更精良的和容易使用简易电阻器的版本，是通过计算电压,来获得有效的数据，如图2所示，该感光芯片的电路连接关系为：感光芯片U3的引脚1，分别与电压输入端、第六电容C6及第一电阻R1的一端相连接，感光芯片U3的引脚2，与第四电阻R4的一端相连接，第六电容C6和第四电阻R4的另一端接地，感光芯片U3的引脚3接地，感光芯片U3的引脚5，分别与第一电阻R1的另一端及第五电容C5的一端相连接，第五电容C5的一端接地，感光芯片U3的引脚4，分别与第三电阻R3和N沟道MOSFET场效应管Q1的一端相连接，N沟道MOSFET场效应管Q1的另一端与电压输入端相连接，感光芯片U3的引脚6分别与二极管D1及第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2和第三电阻R3的另一端与电压输入端相连接，通信接口P1的引脚1接地，通信接口P1的引脚2与电源模块1的电压输入端相连接，通信接口P1的引脚3分别与Q1和第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端与电压输入端相连接，通信接口P1的引脚4与二极管D1的另一端相连接，通信接口P1的引脚3和引脚4用于将数据传输至核心处理模块4。

本发明还提供了一种激光隐蔽性光源视频采集补光系统的使用方法，按照以下步骤实施：

步骤1、由电源模块1为核心处理模块4供电，核心处理模块4用于给感光模块3供电并用于接受感光模块3的信息；

由感光模块3感知周围环境的光照度信息：当照度信息高于照度阈值时，核心处理模块4不启动激光驱动电路使红外激光管8工作；当照度信息不高于照度阈值时，核心处理模块4控制驱动电路工作，使红外激光管8开启；

由电源模块1给核心处理模块4供电，由感光模块3感知周围环境的光照度：当照度大于照度阈值时，核心板不做任何处理，U5的引脚5默认是OFF，此时U5没有输出，J5没有电压。当照度低于照度阈值甚至全黑环境下时，感光模块3将照度信息通过P1连接J6传给核心板，核心板分析、处理后，做出响应，使U5的引脚5变为ON，此时U5导通，输出电压，再通过J5与J2连接，给驱动电路供电，再通过J1连接红外激光管8，使激光管发光，为高清视频采集补光。其中，照度阈值为10Lux。

步骤2、当驱动电路驱动红外激光管8的开启，则红外激光管8发出的光会通过光片和凹透镜5进行散光，再通过调焦筒6调整焦距后发射出去。