专利名称：一种红外夜视系统及对红外夜视系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种红外夜视系统及对红外夜视系统的控制方法，属于红外夜视技术 领域。
背景技术：
目前在安防监控领域能实现夜视的球机或云台普遍采用了普通红外LED灯、激光 红外夜视、红外热成像和红外阵列灯(LED ARRAY)等技术。普通红外LED灯有制造成本低的特点，但红外照射距离近，一般只有0至30米，并 且寿命较短，一般使用半年后就有不亮的红外灯出现。激光红外灯具有方向性、单色性的特 点，使得激光红外灯的生厂工艺比普通红外LED灯更加复杂，需要具有半导体激光器的生 产技术及多年的实力积累才能完成优良产品的制成，同时激光红外灯的研发和生产需要投 入庞大的资金，也是一般厂家所不能完成的。红外热成像是利用自然界物体不同部位红外 辐射强度的不同来形成图像，图像对比度较低，分辨细节能力较差，具有较大的局限性。现有的红外阵列灯普遍采用LED Array技术，电光转换率较高，相对于其它红外夜 视产品，具有寿命较长、成像清晰、制造成本较低等特点。但目前已有的红外阵列灯因为电 筒效应而导致在超过20米的距离会画面漆黑，导致看不清物体，而20米以内的距离则在画 面中间会出现一个亮圈，导致亮度不均勻。
发明内容
为解决在现有的红外阵列灯技术中存在的因为电筒效应而导致在超过20米的距 离会画面漆黑，导致看不清物体，而20米以内的距离则在画面中间会出现一个亮圈，导致 亮度不均勻的问题，提出了一种红外夜视系统及对红外夜视系统的控制方法。该系统包括通讯单元、红外阵列灯组控制单元、摄像机控制单元和主控单元，通 讯单元用于将接收的控制信号发送给主控单元；红外阵列灯组控制单元用于根据主控单元 发送的控制命令控制红外阵列灯组的透镜角度或电流大小；摄像机控制单元用于根据主控 单元发送的控制命令控制摄像机的镜头位置或视角大小，并将摄像机的视角信息发送给主 控单元；主控单元用于根据通讯单元发送的控制信号，通过红外阵列灯组控制单元向红外 阵列灯组发送控制命令，以及通过摄像机控制单元向摄像机发送控制命令，并根据摄像机 控制单元发送的视角信息通过红外阵列灯组控制单元控制红外阵列灯组的透镜角度或电 流大小。该方法包括步骤1，读取摄像机的镜头位置值；步骤2，根据摄像机的变倍值T与所述镜头位置值之间的关系获得摄像机的变倍 值T ；步骤3，根据公式 ω = 2 X ATAN [2. 4212Λ2 X 3. 84 X T)] X 57. 2958 获得摄像机的 视角值ω ；
步骤4，根据所述视角值ω调整红外阵列灯的透镜角度或电流大小。本发明根据摄像机的镜头位置信息获得相应的红外阵列灯的透镜角度和亮度，实 现了摄像机与红外阵列灯的完美配合，避免了光电筒效应，使0 100米范围的物体能够清 晰地被拍摄到，并且具有均勻的亮度。
图1是本发明的具体实施方式
提供的红外夜视系统的整体结构示意图；图2是本发明的具体实施方式
提供的红外夜视系统的控制方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
提出了一种红外夜视系统，如图1所示，具体可以包括通 讯单元1、红外阵列灯组控制单元2、摄像机控制单元3和主控单元4。通讯单元1，用于将 接收的控制信号发送给主控单元4 ；红外阵列灯组控制单元2，用于根据主控单元4发送的 控制命令控制红外阵列灯组5的透镜角度或电流大小；摄像机控制单元3，用于根据主控单 元4发送的控制命令控制摄像机6的镜头位置或视角大小，并将摄像机6的视角信息发送 给主控单元4 ；主控单元4，用于根据通讯单元1发送的控制信号，通过红外阵列灯组控制单 元2向红外阵列灯组5发送控制命令，以及通过摄像机控制单元3向摄像机6发送控制命 令，并根据摄像机控制单元3发送的视角信息通过红外阵列灯组控制单元2控制红外阵列 灯组5的透镜角度或电流大小。下面以普通红外球机为例对本具体实施方式
进行说明，红外球机外部的控制信号 通过通讯单元1发送给主控单元4，通讯单元1可以采用RS485总线，并以通用协议(例如 PELC0-D/P)与主控单元4进行通讯。主控单元4可以采用NS Semiconductor U0404型芯 片，并根据通讯单元1发送的控制信号，通过红外阵列灯组控制单元2对红外阵列灯组5进 行控制。红外阵列灯组5可以采用由三组红外阵列灯5-1组成，并且三组红外阵列灯5-1 的透镜角度分别为45°、15°和8°。为了获得更好的显示效果，三组红外阵列灯5-1可以 由红外阵列灯组控制单元2中的三个红外阵列灯控制单元单独控制开关，并且功率可调， 每组红外阵列灯5-1的功率由输入电流决定，输入电流的大小由主控单元4控制。对红外 阵列灯5-1的控制主要是基于阵列灯的透镜角度越小，红外光发射距离越远，但是近距离 时会在监视器中央留下光电筒效应；阵列灯电流与发光亮度成正比，电流越大，亮度越强的 原理。基于上述原理，对于0 100米范围内的红外阵列灯5-1照射既要亮度均勻，又要距 离足够远的问题，可以根据摄像机控制单元3获得的镜头位置和视角大小对每组红外灯的 开启和关闭，并对输入电流大小进行精确控制而实现最好的夜视效果。本发明的具体实施方式
还提供了一种红外夜视系统的控制方法，如图2所示，具 体可以包括以下的步骤步骤1，读取摄像机的镜头位置值；步骤2，根据摄像机的变倍值T与所述镜头位置值之间的关系获得摄像机的变倍 值T ；步骤3，根据公式 ω = 2 X ATAN [2.4212Λ2 X 3. 84 X T)] X 57.四58 获得摄像机的视角值ω ；步骤4，根据所述视角值ω调整红外阵列灯的透镜角度或电流大小。其中的步骤4具体可以包括步骤41，当摄像机的视角值ω大于35°时，满功率开启透镜角度为45°的红外阵 列灯，透镜角度为15°和8°的红外阵列灯关闭；步骤42，当摄像机的视角值ω为15° 35°时，满功率开启透镜角度为45°的红 外阵列灯，透镜角度为15°的红外阵列灯的开启功率由公式W1 = WX [100-(ω-15) X4] % 确定，其中W为满功率开启红外阵列灯时的功率，W1为开启功率，透镜角度为8°的红外阵 列灯关闭；步骤43，当摄像机的视角值ω为8° 15 °时，满功率开启透镜角度为 45°和15°的红外阵列灯，透镜角度为8°的红外阵列灯的开启功率由公式W2 = WX [100-(ω-8) XII] %确定，其中W为满功率开启红外阵列灯时的功率，W2为开启功率；步骤44，当摄像机的视角值ω小于8°时，满功率开启透镜角度为45°、15°和 8°的红外阵列灯。将本方法应用在上述具体实施方式
中提供的一种红外夜视系统中时，具体由主控 单元4通过红外阵列灯组控制单元2控制红外阵列灯5-1的控制方法主要基于以下原理①、摄像机6的镜头位置与视角的关系摄像机6的镜头在放大缩小时其视角是变化的，摄像机6的镜头缩为最小时其视 角为最大，当放大到最大时其视角为最小。②、红外阵列灯5-1的透镜角度与照射的距离关系红外阵列灯5-1的透镜角度越大其照射距离越近，透镜角度越小时照射的距离越 远。③、红外阵列灯5-1的电流与亮度的关系红外阵列灯5-1的电流越大其亮度越亮，电流越小时其亮度越暗。④、红外阵列灯5-1电流可调主控单元4发送一个PWM信号给电源芯片的DIM 口，由该PWM信号的占空比来控 制红外阵列灯5-1的电流大小，当占空比为0%时，红外阵列灯5-1关闭，当占空比为100% 时红外阵列灯5-1满功率工作。因摄像机6的镜头在变倍时其视角范围变化非常大，由最大的40° 55°到最小 5°以下，以3(^￥480摄像机为例，其视角范围为2.8° 48°，根据该情况可以设置三组红 外阵列灯5-1，其透视角为分别为45°、15°和8°，且每组红外阵列灯5-1的电流均可单独 控制。主控单元4通过摄像机控制单元3读取摄像机6的镜头位置值，通过查找摄像机 6的变倍值T与镜头位置的对照表，把镜头位置转换成摄像机6的变倍值T，再通过公式ω =2 X ATAN [2. 4212/ (2X3. 84ΧΤ)]Χ 57. 2958将摄像机6的变倍值T转换成摄像机的视角 值ω，最后根据摄像机6的视角值ω分别调整三组红外阵列灯5的电流，可使摄像机6在 不同的视角时红外球机的夜视图像都有最好的显示效果。摄像机6的视角值ω与三组红外阵列灯5的电流关系如下当摄像机6的视角 值ω大于35°时，满功率开启透镜角度为45°的红外阵列灯5-1，透镜角度为15°和8°的红外阵列灯5-1关闭；当摄像机6的视角值ω为15° 35°时，满功率开启透镜角 度为45°的红外阵列灯5-1，透镜角度为15°的红外阵列灯5-1的开启功率由公式W1 = WX [100- (ω -15) X 4] %，其中W为满功率开启红外阵列灯5_1时的功率，W1为开启功率，透 镜角度为8°的红外阵列灯5-1关闭；当摄像机6的视角值ω为8° 15°时，满功率开 启透镜角度为45°和15°的红外阵列灯5-1，透镜角度为8°的红外阵列灯5-1的开启功 率由公式W2 = WX [100-(ω-8) XII] %，其中W为满功率开启红外阵列灯5-1时的功率，W2 为开启功率；当摄像机6的视角值ω小于8°时，满功率开启透镜角度为45°、15°和8° 的红外阵列灯5-1。本具体实施方式
根据摄像机的镜头位置信息获得相应的红外阵列灯的透镜角度 和亮度，实现了摄像机与红外阵列灯的完美配合，避免了无光电筒效应，在野外全黑环境 下，夜视距离O 80米的范围能够看清楚人脸，80 100米的范围能够看清人体轮廓，并且 在夜视距离0 100米的范围内都没有人脸泛白的现象，人物显示清晰，画面亮度均勻。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
权利要求
1.一种红外夜视系统，其特征在于，它包括通讯单元(1)，用于将接收的控制信号发送给主控单元；红外阵列灯组控制单元O)，用于根据主控单元(4)发送的控制命令控制红外阵列灯 组(5)的透镜角度或电流大小；摄像机控制单元(3)，用于根据主控单元(4)发送的控制命令控制摄像机(6)的镜头位 置或视角大小，并将摄像机(6)的视角信息发送给主控单元；主控单元G)，用于根据通讯单元(1)发送的控制信号，通过红外阵列灯组控制单元 (2)向红外阵列灯组( 发送控制命令，以及通过摄像机控制单元(；3)向摄像机(6)发送控 制命令，并根据摄像机控制单元( 发送的视角信息通过红外阵列灯组控制单元( 控制 红外阵列灯组(5)的透镜角度或电流大小。
2.根据权利要求1所述的一种红外夜视系统，其特征在于，所述红外阵列灯组(5)包括 三组红外阵列灯(5-1)，所述三组红外阵列灯(5-1)的透镜角度分别为45°、15°和8°。
3.根据权利要求2所述的一种红外夜视系统，其特征在于，在红外阵列灯组控制单元 O)中包括三个红外阵列灯控制单元，用于分别根据主控单元(4)发送的控制命令控制三组红外 阵列灯(5-1)的透镜角度或电流大小。
4.根据权利要求1所述的一种红外夜视系统，其特征在于，所述主控单元(4)的型号为 LM3404型芯片。
5.基于权利要求1至4所述的一种红外夜视系统的控制方法，其特征在于，它包括步骤1，读取摄像机的镜头位置值；步骤2，根据摄像机的变倍值T与所述镜头位置值之间的关系获得摄像机的变倍值T ；步骤3，根据公式ω = 2ΧΑΤΑΝ[2. 4212Λ2Χ3. 84ΧΤ)]Χ57. 2958获得摄像机的视角 值ω ；步骤4，根据所述视角值ω调整红外阵列灯的透镜角度或电流大小。
6.根据权利要求5所述的一种红外夜视系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述 视角值ω调整红外阵列灯的透镜角度或电流大小具体包括步骤41，当摄像机的视角值ω 大于35°时，满功率开启透镜角度为45°的红外阵列灯，透镜角度为15°和8°的红外阵 列灯关闭；步骤42，当摄像机的视角值ω为15° 35°时，满功率开启透镜角度为45°的红外 阵列灯，透镜角度为15°的红外阵列灯的开启功率由公式W1 = WX [100-(ω-15) X4] %确 定，其中W为满功率开启红外阵列灯时的功率，W1为开启功率，透镜角度为8°的红外阵列 灯关闭；步骤43，当摄像机的视角值ω为8° 15°时，满功率开启透镜角度为45 ° 和15°的红外阵列灯，透镜角度为8°的红外阵列灯的开启功率由公式W2 = WX [100-(ω-8) XII] %确定，其中W为满功率开启红外阵列灯时的功率，W2为开启功率；步骤44，当摄像机的视角值ω小于8°时，满功率开启透镜角度为45°、15°和8°的 红外阵列灯。
全文摘要
一种红外夜视系统及对红外夜视系统的控制方法，属于红外夜视技术领域，以解决因为电筒效应而导致画面漆黑看不清物体，及亮度不均匀的问题。本发明的通讯单元用于将接收的控制信号发送给主控单元；红外阵列灯组控制单元用于根据主控单元的控制命令控制红外阵列灯组的透镜角度或电流大小；摄像机控制单元用于根据主控单元的控制命令控制摄像机的镜头位置或视角大小，并将摄像机的视角信息发送给主控单元；主控单元用于根据通讯单元的控制信号，通过红外阵列灯组控制单元向红外阵列灯组发送控制命令，通过摄像机控制单元向摄像机发送控制命令，并根据摄像机控制单元发送的视角信息通过红外阵列灯组控制单元控制红外阵列灯组的透镜角度或电流大小。
文档编号G03B15/05GK102065215SQ201010202490
公开日2011年5月18日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者王熙宏 申请人:深圳市捷高电子科技有限公司