专利名称：一种避免强光直射摄像机感光器件的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种避免强光直射摄像机感光器件的方法及
直O
背景技术：
目前，在安全防范监控系统中，监控摄像机的使用越来越广泛。一些远距离监控需 要使用重载云台(以下简称云台)搭载长焦大倍率镜头及摄像机，有些甚至搭载昂贵的红 外热成像摄像机。在某些场合，云台及摄像机工作在太阳光直射的环境下。例如机场、边 防、森林等室外场所。在某些场合，摄像机的监控范围内有位置固定的强光光源，例如探照 灯等。摄像机正对这些强光光源成像时，会造成图像曝光过度、发白、发亮无法看清被摄物 体，严重影响视频图像质量。当光源达到一定强度，甚至会造成摄像机的核心部件感光靶面 烧毁。如果摄像机损坏，损失轻则几千元重则几万元甚至更多。现有保护摄像机感光靶面 的技术主要是对强光进行抑制，常用的实现方法有自动光圈抑制、滤光片抑制等。其原理均 是感光靶面检测到强光后，通过电路控制减小通光量，即减少感光靶面上的光照强度从而 起到保护的作用。很显然这种方法存在滞后性，即感光靶面先要接收强光照射，检测到光强 超过一定范围后再采取保护措施。如果光线足够强，很可能第一时间就已经损坏了感光靶 面，后面的保护措施也就失去了意义。
发明内容
本发明提供了一种避免强光直射摄像机感光器件的方法，旨在解决现有的方法存 在滞后性，即感光靶面先要接收强光照射，检测到光强超过一定范围后再采取保护措施。如 果光线足够强，很可能第一时间就已经损坏了感光靶面，后面的保护措施也就失去了意义 的问题。本发明的目的在于提供一种避免强光直射摄像机感光器件的方法，所述方法包 括针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳位置；针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光抑制保护动作以保证 摄像机感光靶面不受强光直射。本发明实施例的另一目的在于提供一种避免强光直射摄像机感光器件的装置，所 述装置包括太阳位置确定单元，用于针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定 太阳位置；固定强光光源位置确定单元，用于针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度 fn息；强光抑制保护单元，用于在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射。本发明克服现有技术不足，针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确 定太阳位置；针对固定强光光源，记忆光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳方向或固 定强光光源之前，先执行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射，达到了 保护摄像机的目的。
图1为本发明实施例提供的避免强光直射摄像机感光器件的方法的实现流程图；图2为本发明实施例提供的避免强光直射摄像机感光器件的装置的结构框图；图3为本发明实施例的避免强光直射摄像机感光器件的方法的具体实现方案的 流程图；图4为本发明实施例的云台水平基准角度、垂直基准角度示意图；图5为本发明实施例的摄像机水平角度、垂直角度示意图；图6为本发明实施例的太阳方位角、高度角示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。图1示出了本发明实施例提供的避免强光直射摄像机感光器件的方法的实现流 程图。详述如下一种避免强光直射摄像机感光器件的方法，所述方法包括在步骤SlOl中，针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳位 置；在步骤S102中，针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度信息；在步骤S103中，在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光抑制 保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射。作为本发明实施例的一优选方案，针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计 算以确定太阳位置实现步骤包括获取所述云台的绝对地理位置信息；根据获得的地理位置信息计算以该点为基准点，计算得到太阳的相对位置信息；根据所获得的云台绝对地理位置信息与所计算出的太阳相对位置信息确定一个 方向，所述方向即为太阳光对云台的直射方向。作为本发明实施例的一优选方案，该方法还包括根据计算出的太阳相对位置信息，判断日出、日落时刻；白天开启针对太阳光的强光抑制保护功能，夜间关闭针对太阳光的强光抑制保护 功能。作为本发明实施例的一优选方案，针对固定强光光源执行强光抑制保护动作的实 现步骤为
计算摄像机当前角度与云台所记忆的固定强光光源角度的偏差量；当所述偏差量等于或者小于摄像机视角的范围时执行强光抑制保护动作。图2示出了本发明实施例提供的避免强光直射摄像机感光器件的装置的结构框 图。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。一种避免强光直射摄像机感光器件的装置，该装置包括太阳位置确定单元21，用于针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确 定太阳位置；固定强光光源位置确定单元22，用于针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角 度信息；强光抑制保护单元23，用于在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执 行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射。作为本发明实施例的一优选方案，太阳位置确定单元21包括云台位置确定模块211，用于获取所述云台的绝对地理位置信息；太阳相对位置确定模块212，用于根据获得的地理位置信息计算以该点为基准点， 计算得到太阳的相对位置信息；直射方向确定模块213，用于根据所获得的云台绝对地理位置信息与所计算出的 太阳相对位置信息确定一个方向，所述方向即为太阳光对云台的直射方向。作为本发明实施例的一优选方案，太阳位置确定单元21还包括日出日落时刻确定模块214，用于根据计算出的太阳相对位置信息，判断日出、日 落时刻。作为本发明实施例的一优选方案，强光抑制保护单元23包括当开启针对太阳光的强光抑制保护功能后，太阳光抑制模块231计算摄像机当前 朝向与计算出的太阳直射方向的偏差量；当所述偏差量等于或者小于摄像机视角的范围时 执行强光抑制保护动作。此外，该模块还用于白天开启针对太阳光的强光抑制保护功能，夜 间关闭针对太阳光的强光抑制保护功能。固定强光源抑制模块232，用于计算摄像机当前角度与云台所记忆的固定强光光 源角度的偏差量；当所述偏差量等于或者小于摄像机视角的范围执行强光抑制保护动作。以下结合具体的实施方案以及图3-图6对本发明实施例作进一步的说明。本发明实施例提供的避免强光直射摄像机感光器件的装置可以采用以下硬件结 构来运行单片机LPC2138的通讯接收接口 RxD与GPS模块SR-87的通讯发送接口 TxD相 连。单片机通过读取GPS所接收的卫星定位信息获得时间及所处位置的经纬度信息。如图3所示，云台上电自检后，读取摄像机当前水平角度P1、当前垂直角度Tl。读 取摄像机当前水平可视角度范围P2、当前垂直可视角度范围T2。如果云台已经设定了强光 光源位置的角度信息，读取所述光源的水平角度P3、垂直角度T3。当Pl与P3相差的角度 等于水平可视角度范围P2，并且Tl与T3相差的角度等于垂直可视角度范围T2时。表示如 果云台继续往该方向旋转下一时刻就会朝向强光光源。那么只需要在此时执行强光抑制保 护动作即可避免摄像机感光靶面被强光照射。下一步单片机读取GPS模块的时间信息、经 度信息JD和纬度信息WD。并根据云台内部设定的水平基准角度PO (正南方向)、垂直基准 角度TO (水平方向)，计算出摄像机当前视场方向相对于云台水平、垂直基准线的角度(以下简称摄像机水平角度P、垂直角度T)。如图4所示，设定垂直方向将水平位置(地平线) 设为0°基准线，水平方向将正南方向设为0°基准线。那么，当摄像机平视正南方向时，摄 像机水平角度P = PO为0°，垂直角度T = TO为0°。如图5所示，云台在该状态下，摄像 机水平角度P为10°，垂直角度T为+20°。如图6所示，角A为太阳方位角，即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投 影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的 夹角。角α为太阳高度角，对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和 地平面之间的夹角。如果将正南方设为水平基准角度Ρ0、将地平线方向设为垂直基准角度 TO。那么Ρ0+Α为太阳相对于云台水平基准的角度，TO+α为太阳相对于云台垂直基准的角 度。通过这两个角度就可以确定太阳的方位。太阳高度角α的计算公式为
sina=sin3sincp + cosScoscpcosT(1)式中，δ为太阳赤纬角，可由公式⑵求出。φ为当地的地理纬度，可由GPS模块 直接读出纬度值WD。τ为当时的太阳时角，可由公式(5)求出。δ = 0. 3723+23. 2567sinθ+0. 1149sin2θ-0. 1712sin3θ-0. 758cosθ+0. 3656c os2θ+0. 0201cos3θ(2)式中，θ为日角，可由公式(3)求出。θ = 2 π X (N-NO) /365. 2422(3)式中，N为从元旦到计算日的总天数。NO可由公式(4)求出。NO = 79. 6764+0. 2422 X (年份-1985)-INT〔(年份-1985)/4〕(4)τ = (S Θ -12) X15°(5)式中，时间S的符号加上了 Θ下标，表示真太阳时。为了从北京时求出真太阳时， 需要两个步骤首先，将北京时换成地方时Sd，Sd可由公式(6)求出。Sd = S+{F- 〔120° -(JD+JF/60)〕 X4}/60(6)式中，S和F为北京时的时和分，可由GPS直接读出。JD和JF为当地的经度和经 分，可由GPS直接读出。120°是北京时的标准经度，乘4是将角度转化成时间，即每度相当 于4分钟，除60是将分钟化成小时。其次，进行时差订正，可由公式(7)求出。S Θ= Sd+Et/60(7)式中，Et为时差，可由公式⑶求出。Et = 0. 0028-1. 9857sinθ+9. 9059sin2θ-7. 0924cosθ-0. 6882cos2θ(8)式中，θ为日角，可由公式(3)求出。太阳方位角A的计算公式为
cosA= ( sinasincp - sin5 ) / cosacoscp(9)式中，α为太阳高度角。可由式⑴求出。φ为当地的地理纬度，可由GPS模块直 接读出纬度值WD。δ为太阳赤纬角，可由公式⑵求出。由公式(9)可求出两个A值，第一个A值是午后的太阳方位，当cosA彡0时90°彡A彡180°，当cosA彡0时0彡A彡90°， 第二个A值为午前的太阳方位，取360° -A。综上所述，只要单片机通过与它相连的GPS模块读取到云台位置的经纬度及当前 时间信息，就可以通过上述运算过程得出太阳的方位角A及高度角a。结合读取GPS信息 时摄像机水平角度P1、垂直角度Tl，以及摄像机当前水平可视角度范围P2、当前垂直可视 角度范围T2。当Pl与A相差的角度等于水平可视角度范围P2，并且Tl与α相差的角度等 于垂直可视角度范围Τ2时。表示如果云台继续往该方向旋转下一时刻就会朝向太阳。那 么只需要在此时执行强光抑制保护动作即可避免摄像机感光靶面被太阳光照射。本发明克服现有技术不足，针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确 定太阳位置；针对固定强光光源，记忆光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳方向或固 定强光光源之前，先执行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射，达到了 保护摄像机的目的。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种避免强光直射摄像机感光器件的方法，其特征在于，所述方法包括 针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳位置；针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光抑制保护动作以保证摄像 机感光靶面不受强光直射。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对太阳光源，通过云台获得的经纬度 信息计算以确定太阳位置实现步骤包括获取所述云台的绝对地理位置信息；根据获得的地理位置信息计算以该点为基准点，计算得到太阳的相对位置信息； 根据所获得的云台绝对地理位置信息与所计算出的太阳相对位置信息确定一个方向， 所述方向即为太阳光对云台的直射方向。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 根据计算出的太阳相对位置信息，判断日出、日落时刻；白天开启针对太阳光的强光抑制保护功能，夜间关闭针对太阳光的强光抑制保护功能。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对固定强光光源执行强光抑制保护动作 的实现步骤为计算摄像机当前角度与云台所记忆的固定强光光源角度的偏差量；当所述偏差量等于 或者小于摄像机视角的范围时执行强光抑制保护动作。
5.一种避免强光直射摄像机感光器件的装置，其特征在于，所述装置包括太阳位置确定单元，用于针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳 位置；固定强光光源位置确定单元，用于针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度信息；强光抑制保护单元，用于在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光 抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述太阳位置确定单元包括 云台位置确定模块，用于获取所述云台的绝对地理位置信息；太阳相对位置确定模块，用于根据获得的地理位置信息计算以该点为基准点，计算得 到太阳的相对位置信息；直射方向确定模块，用于根据所获得的云台绝对地理位置信息与所计算出的太阳相对 位置信息确定一个方向，所述方向即为太阳光对云台的直射方向。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述太阳位置确定单元还包括日出日落时刻确定模块，用于根据计算出的太阳相对位置信息，判断日出、日落时刻。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述强光抑制保护单元包括太阳光抑制模块，用于当开启针对太阳光的强光抑制保护功能后，计算摄像机当前朝 向与计算出的太阳直射方向的偏差量，当所述偏差量等于或者小于摄像机视角的范围时执 行强光抑制保护动作；以及用于白天开启针对太阳光的强光抑制保护功能，夜间关闭针对 太阳光的强光抑制保护功能。固定强光源抑制模块，用于计算摄像机当前角度与云台所记忆的固定强光光源角度的 偏差量；当所述偏差量等于或者小于摄像机视角的范围时执行强光抑制保护动作。
全文摘要
本发明属于视频监控领域，提供了一种避免强光直射摄像机感光器件的方法及装置，所述方法包括针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳位置；针对固定强光光源，记忆强光光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳位置或固定强光光源位置之前，执行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射。本发明克服现有技术不足，针对太阳光源，通过云台获得的经纬度信息计算以确定太阳位置；针对固定强光光源，记忆光源位置的角度信息；在摄像机转向太阳方向或固定强光光源之前，先执行强光抑制保护动作以保证摄像机感光靶面不受强光直射，达到了保护摄像机的目的。
文档编号H04N5/232GK102137231SQ201010617630
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者宋岩 申请人:天津市亚安科技电子有限公司