一种适应特殊环境的监视摄像机系统的制作方法

本发明涉及监视摄像机技术领域，具体涉及一种适应特殊环境的监视摄像机系统。

背景技术：

传统的监视像机系统一般是单波段的可见光像机系统或者红外像机系统，可见光像机系统虽然技术成熟、获取的图像质量高，但它只能在光照较好的条件下成像，对于低光照或阴影区基本上无法获取高质量的图像信息；而红外成像系统虽然由于传感器以及探测背景等客观条件的影响，获取的图像质量没有可见光在良好光照条件下获取的图像质量高，但在对远距离、低光照或阴影区成像时，获取的红外图像质量优于可见光图像。同时传统的监视像机对工作环境适应性相对来说比较差，特别是在低温或者强辐射的条件下，传统的监视像机无法正常获取图像信息。

技术实现要素：

针对特殊环境下传统监视系统自身的不足，本申请提供一种适应特殊环境的监视摄像机系统，包括：具有抗低温和抗辐射特性的红外图像采集模块、可见光图像采集模块、驱动模块和处理模块；

红外图像采集模块与驱动模块信号连接，驱动模块用于驱动红外图像采集模块采集红外图像，并将红外图像发送至处理模块；

可见光图像采集模块与所述处理模块信号连接，处理模块用于驱动所述可见光图像采集模块采集可见光图像、对红外图像和可见光图像进行预处理、并根据驱动模块下发的指令对红外图像和可见光图像作相应的处理。

一种实施例中，红外图像采集模块包括红外光学镜头和红外传感器；

所述红外光学镜头和红外传感器均具有抗低温和抗辐射特性，红外光学镜头、红外传感器和驱动模块顺次信号连接。

一种实施例中，可见光图像采集模块包括可见光光学镜头和可见光传感器；

可见光光学镜头和可见光传感器均具有抗低温和抗辐射特性；可见光光学镜头、可见光传感器和处理模块顺序信号连接。

一种实施例中，还包括用于采集红外传感器的焦平面温度的第一采集电路和用于采集环境温度的第二采集电路，第一采集电路和第二采集电路的输出端分别耦合至驱动模块；

驱动模块用于根据焦平面温度和环境温度调整红外传感器的焦平面温度；

驱动模块还用于将环境温度发送至处理模块，处理模块用于根据环境温度对红外图像的非均匀性进行校正。

一种实施例中，驱动模块包括具有抗低温和抗辐射特性的A/D转换器和第一FPGA；

A/D转换器的输入端与红外传感器的输出端信号连接，A/D转换器的输出端与第一FPGA的输入端信号连接；

第一FPGA用于读入和存储A/D转换器中采样的红外图像的图像数据,还用于对图像数据进行排序并转换成串行数据压缩后输入处理模块。

一种实施例中，处理模块包括具有抗低温和搞辐射特性的DSP处理器和第二FPGA；

第二FPGA用于通过SPI总线接口对可见光传感器的参数进行设置，并通过时钟接口控制可见光传感器输出可见光图像的8路并行数据，还用于对串行数据和并行数据进行预处理，并将预处理后的数据发送至DSP处理器。

一种实施例中，第二FPGA对串行数据进行预处理依次包括：格式编排、噪声滤除、非均匀性校正、盲元补偿、动态范围压缩。

一种实施例中，第二FPGA对可见光传感器的参数进行设置包括：对可见光传感器的电子增益、像素积分时间、输出图像大小、输出图像位置和输出图像帧率分别进行设置。

一种实施例中，第二FPGA对并行数据进行预处理依次包括：黑电平提取、数字增益、坏点校正、边缘检测、伽马校正、数据流输出、BT.1120格式化。

一种实施例中，红外传感器为非制冷型红外传感器。

依据上述实施例的监视摄像机系统，由于将可见光传感器和红外传感器集成在同一个系统中，对监测目标双波段同时成像，能够充分利用可见光传感器和红外传感器各自的优点实现对监测目标全天的监测，本申请的监视摄像机系统还具备动态摄像和静态拍照功能，可以根据实际需要选择不同的工作模式，适用范围广，另外，本申请的监视摄像机系统具有很强的抗低温和抗辐射能力，能适应特殊的工作环境，还具备图像压缩能力，能够有效的减轻大数据量采集存储对传输的负担。

附图说明

图1为本申请的监视摄像机系统的原理框图；

图2为驱动模块的原理框图；

图3为处理模块的原理框图；

图4为本申请的监视摄像机系统与控制终端的连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本例提供一种适应特殊环境的监视摄像机系统，其原理图如图1所示，包括：具有抗低温和抗辐射特性的红外图像采集模块1、可见光图像采集模块2、驱动模块3和处理模块4。

红外图像采集模块1与驱动模块3信号连接，驱动模块3用于驱动红外图像采集模块1采集红外图像，并将红外图像发送至处理模块4；可见光图像采集模块2与处理模块4信号连接，处理模块4用于驱动可见光图像采集模块2采集可见光图像、对红外图像和可见光图像进行预处理、并根据驱动模块3下发的指令对红外图像和可见光图像作相应的处理。

进一步，红外图像采集模块1包括红外光学镜头11和红外传感器12；红外光学镜头11和红外传感器12均具有抗低温和抗辐射特性，红外光学镜头11、红外传感器12和驱动模块3顺次信号连接。

进一步，可见光图像采集模块2包括可见光光学镜头21和可见光传感器22；可见光光学镜头21和可见光传感器22均具有抗低温和抗辐射特性；可见光光学镜头21、可见光传感器22和处理模块4顺序信号连接。

进一步，本例的监视摄像机系统还包括用于采集红外传感器12的焦平面温度的第一采集电路5和用于采集环境温度的第二采集电路6，第一采集电路5和第二采集电路6的输出端分别耦合至驱动模块3；驱动模块3用于根据焦平面温度和环境温度调整红外传感器12的焦平面温度；驱动模块3还用于将环境温度发送至处理模块4，处理模块4用于根据环境温度对红外图像的非均匀性进行校正。

具体的，驱动模块3包括具有抗低温和抗辐射特性的A/D转换器31和第一FPGA32、信号滤波及放大电路33、偏置电压产生电路34和数字驱动电路35，其原理框图如图2所示；其中，信号滤波及放大电路33的输入端耦合至红外传感器12的输出端，信号滤波及放大电路33的输出端耦合至A/D转换器31的输入端，A/D转换器31的输出端耦合至第一FPGA32的输入端；偏置电压产生电路34和数字驱动电路35的输出端分别耦合至红外传感器12的输入端。

首先，由偏置电压产生电路34产生红外传感器12所需的各种不同精度和噪声要求的模拟偏置电压，数字驱动电路35产生红外传感器12所需的驱动信号，红外传感器12获得正确的驱动信号之后输出模拟信号，该模拟信号经滤波及放大电路33后传输至A/D转换器31中，对A/D转换器31转换后的数字信号进行采样，第一FPGA32对采样的红外图像的图像数据进行读取和存储，然后，第一FPGA32对存储的图像数据进行排序并将排序后的图像数据转换成串行数据，将该串行数据压缩后输入至处理模块4中。

由于环境温度变化对红外图像的非均匀性具有影响，本例的第一采集电路5将采集的红外传感器12的焦平面温度经A/D转换后发送至第一FPGA32，第二采集电路6将采集的环境温度数据也经A/D转换后发送至第一FPGA32，第一FPGA32通过对焦平面进行温度控制来改善环境温度变化对红外图像非均匀性的影响，如，第一FPGA32采用相应的策略对焦平面温度进行调整，同时，第一FPGA32将环境温度数据发送给处理模块4，处理模块4根据环境温度数据对红外图像的非均匀性进行校正。

其中，第二采集电路6包括测温电阻61和测温电压62，测温电阻61的输出端耦合至测温电压62的输入端，测温电压62将测温电阻61测得的电阻值转化为电压值，测温电压62的输出端耦合至A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端耦合至第一FPGA32。

本例的处理模块4包括具有抗低温和搞辐射特性的DSP处理器41和第二FPGA42；处理模块4还包括DDR2、FLASH、PHY、PROM以及相应的外围配置电路，其原理框图如图3所示。

其中，第二FPGA42用于通过SPI总线接口对可见光传感器22的参数进行设置，并通过时钟接口控制可见光传感器22输出可见光图像的8路并行数据，还用于对串行数据和并行数据进行预处理，并将预处理后的数据发送至DSP处理器42；其中，第二FPGA42对串行数据进行预处理依次包括：格式编排、噪声滤除、非均匀性校正、盲元补偿、动态范围压缩，第二FPGA42对可见光传感器22的参数进行设置包括：对可见光传感器22的电子增益、像素积分时间、输出图像大小、输出图像位置和输出图像帧率分别进行设置，第二FPGA42对并行数据进行预处理依次包括：黑电平提取、数字增益、坏点校正、边缘检测、伽马校正、数据流输出、BT.1120格式化。

第二FPGA42和第一FPGA32之间信号连接，第一FPGA32将红外图像数据及温度数据压缩后发送至第二FPGA42，第二FPGA42分别对红外图像的串行数据和可见光图像的并行数据作上述预处理后发送至DSP处理器41，当第一FPGA32接收到控制终端7发送的处理指令后，第一FPGA32该处理指令发送至第二FPGA42，第二FPGA42将该处理指令发送给DSP处理器41，DSP处理器41根据该处理指令将处理后的可见光和红外数据进行压缩编码后回传给第二FPGA42，第二FPGA42将可见光和红外数据发送至控制终端7，同时，通过控制终端7可以向第一FPGA32发送工作模式指令、曝光指令等，第一FPGA32根据相应的指令控制红外光学镜头11的工作模式及曝光能力，控制终端监视摄像机系统与控制终端的连接示意图如图4所示。

本例的红外传感器12为非制冷型红外传感器，具体优选为Ulis公司的UL04371非制冷型红外传感器，可见光传感器22优选为CMOSIS公司的CMV4000，第一FPGA32和第二FPGA42均优选为Xilinx公司的XQR4V5X55，A/D转换器31优选为AD9240。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。