一种动态红外补光系统及具有其的摄像机的制作方法

本实用新型涉及安防监控
技术领域：
，特别是涉及一种动态红外补光系统及具有其的摄像机。
背景技术：
：低照度监控一般指的是对光照强度较低(比如夜间等)的场合的监控。低照度监控一直是安防领域的关注重点，在低照度场合普遍采用红外补光的方式达到在低照度情况下获取图像的目的。“红外补光”指的是低照度场景下，通常利用肉眼不可见的红外光作为光源照明，使摄像机在低照度场景下依然能够获取到图像。目前红外补光技术主要有以下几种方式：一种是镜头环围式补光，即在镜头周围环绕设置数个红外LED灯，在低照度场景下同时开启所有的红外LED灯，以达到低照度补光的效果。这种方式补光角度较小，且容易产生手电筒效应，画面中心区域补光较强，画面周边区域补光较弱。另一种是点光源补光，即在镜头两侧分别安置2至5个红外LED灯，每个红外LED灯前安装有角度不同的透镜，透镜分别引导光线照射不同的区域，以此来达到扩大红外补光区域面积的目的。但是，这样单位面积平均的补光强度就大大降低，且在几个红外灯补光区域的重合区域补光强度较强，画面会出现补光不均匀的情况。以上两种红外补光方案存在共同的不足，具体包括：①补光不均匀。②无法克服补光区域面积与补光强度的矛盾。也就是说，如果要增加补光区域面积，红外LED灯的光照强度必须增加，那么在红外灯补光区域的重合区域光强度将出现手电筒效应。如果要避免手电筒效应，补光强度就不能太高，这样边缘区域的补光就严重不足。③无法对图像内的特殊区域做特殊补光处理，比如在低照度监控场景内有路灯开启的情况时，此时路灯附近的手电筒效应就非常严重，此时如果进行红外补光，路灯附近是无法获取到清晰的图像。④无法做到动态补光，比如低照度监控场景内有一辆开着远光灯的汽车驶过，此时进行红外补光也会造成手电筒效应。“手电筒效应”指的是摄像画面的某部分，光线照射较强，犹如一束光照射，让人感觉画面光束不均匀。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种动态红外补光系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。为实现上述目的，本实用新型提供一种动态红外补光系统，所述动态红外补光系统包括补光光源和补光光路组件，所述补光光路组件包括透镜和DMD，其中：所述补光光源布置在所述动态红外补光系统的中心轴线上，所述补光光源在所述中心轴线方向上位于所述透镜和所述DMD之间，所述中心轴线与摄像机的镜头组件的光轴平行；所述DMD布置在所述补光光源的出射光路上，以反射所述补光光源的出射光的方式调节所述补光光源的出射光的投射方向，所述DMD相对于其安装位置旋转至第一角度时将所述补光光源的出射光透过所述透镜，所述DMD相对于其安装位置旋转至第二角度时将所述补光光源的出射光投射到所述透镜之外，所述第一角度和第二角度的数值互为相反数；所述补光光源投射到所述透镜上的出射光照射到待摄像物体上。进一步地，所述第一角度对应所述DMD的“开”状态，所述第二角度对应所述DMD的“关”状态。进一步地，所述动态红外补光系统还包括：用于控制所述补光光源的出射光的光照强度变化的光源驱动电路。进一步地，所述补光光路组件的数目至少为两个，各所述补光光路组件围绕所述中心轴线周向间隔布置。进一步地，由所述DMD的微反射镜的镜面反射进入到所述透镜的反射光线平行于所述透镜的光轴。进一步地，所述补光光路组件的数目为两个，分别包括：第一透镜和与所述第一透镜配合的第一DMD；第二透镜和与所述第二透镜配合的第二DMD；所述第一DMD和第二DMD的光轴与所述中心轴线的夹角为15°，所述第一DMD和第二DMD的安装位置与其对应的所述透镜的光轴的夹角α＝87°。进一步地，所述动态红外补光系统还包括：吸光装置，所述调制开关组件在所述“关”状态下将所述补光光源的出射光投射到所述吸光装置可接收到光的部位。进一步地，所述动态红外补光系统还包括：用于控制所述调制开关组件在所述“开”状态和“关”状态之间切换的DMD驱动电路。进一步地，所述动态红外补光系统还包括：控制器，所述控制器通过SPI接口与所述光源驱动电路和DMD驱动电路连接。本实用新型还提供一种摄像机，所述摄像机包括：镜头组件；和如上所述的动态红外补光系统。进一步地，所述摄像机还包括：外壳，所述外壳具有分成两层的中空腔，一层安装所述镜头组件，另一层安装所述动态红外补光系统。本实用新型通过DMD进行实时动态红外补光，每一秒更新一次补光强度，因此能够达到动态补光且补光均匀的目的，获取得到更清晰的低照度图像。附图说明图1是本实用新型所提供的动态红外补光系统一实施例的结构爆炸示意图。图2是图1的动态红外补光系统中的DMD处于“开”状态时的光路图。图3是图1的动态红外补光系统中的DMD处于“关”状态时的光路图。图4是图1的动态红外补光系统中的电路示意图。附图标记：1补光光源4光源驱动电路5DMD驱动电路6吸光装置7镜头组件8控制器21第一透镜22第二透镜31第一DMD32第二DMD具体实施方式在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。如图1和图4所示，本实施例所提供的摄像机包括外壳9以及置于外壳9中空腔内的镜头组件7和动态红外补光系统。外壳9的中空腔被分成两层，一层用于安装镜头组件7，另一层用于安装所述动态红外补光系统。其中，镜头组件7的安装位置与现有技术相比，并没有变化。所述动态红外补光系统的中心轴线O与镜头组件7的光轴相平行，中心轴线O也可以理解为与长筒状的外壳9的中心轴线平行。在一些实施例中，所述动态红外补光系统包括补光光源1、补光光路组件，其中：摄像机中的图像传感器对光的敏感波段区域较宽，通常范围为400-1200nm，该敏感波段区域覆盖了可见光区域和近红外光区域，因此补光光源1采用的是红外光源，这样在光线较暗的环境(比如夜晚)中既不会发出刺眼的光芒影响附近人员肉眼观察事物，又能够使图像传感器获取到清晰的图像。在本实施例中，补光光源1具体可以包括功率较大的红外LED灯和为红外LED灯散热的散热片，红外LED灯的中心位于所述动态红外补光系统的中心轴线O上。补光光源1的出射光束呈圆锥形散射状。由补光光源1的出射光锥角本身的特性，出射光锥角大约为90°，因此，图2和图3中示出的β为出射光锥角的一半，即角β＝45°。所述补光光路组件包括透镜，所述透镜可以采用市面上的透镜产品即可。补光光源1的出射光经由所述透镜照射到待摄像物体上。所述补光光路组件的数目至少为两个，各所述补光光路组件围绕中心轴线O周向间隔布置，每一所述补光光路组件中的所述透镜和所述DMD在中心轴线O方向上分别位于补光光源1的两侧。这样可以起到均匀后大面积补光的作用。所述动态红外补光系统还包括与所述透镜的配合补光的DMD(Digitalmicromirrordevice，数字微镜器件)。所述DMD由几十万个微反射镜(也可以称作为“DMD微反射镜”)组成。当光源照射到DMD上时，入射光被DMD微反射镜的”开”状态和“关”状态分别以不同角度反射，通过调整入射光线的角度，可以将这两态的DMD微反射镜的镜面对应成系统的亮暗两种像素，从而使入射到DMD上的光线有选择地反射而形成黑白点像素。DMD的微镜阵列的机械翻转时间非常快，约为15us，通过PWM占空比控制微镜单元进行快速翻转，由于肉眼无法捕捉如此快速的黑白像素切换，因此，不同的PWM占空比既可以表现出不同的灰度等级，在肉眼看来即表现出了浅灰、深灰等颜色。所述DMD布置在补光光源1的出射光路上，以反射补光光源1的出射光的方式调节补光光源1的出射光的投射方向，所述DMD相对于其安装位置旋转至第一角度时将补光光源1的出射光投射到所述透镜可接收到光的部位，所述DMD相对于其安装位置旋转至第二角度时将补光光源1的出射光投射到所述透镜之外。所述第一角度和第二角度的数值互为相反数。通常情况下，所述第一角度为所述DMD的“开”状态，所述第二角度为所述DMD的“关”状态。所述DMD微反射镜的镜面位于补光光源1的出射光的光路上。补光光源1的出射光的光束呈圆锥形散射状，各个所述DMD微反射镜接收到光束，对光束进行调制，调制后的光束经由所述透镜射出，红外光照射到场景中使镜头组件7能够获取到高质量的低照度图像。下面举例说明本实施例的补光工作过程：步骤一，由摄像机采集待补光区域的一帧图像，该图像被分割为40万个子区域。步骤二，根据子区域的亮度强度来决定步骤一中确定的每一个子区域的补光强度。若该子区域较暗则需要较强的补光，反之亦然。需要说明的是，本申请中并不关注“根据子区域的亮度强度来决定每一个子区域的补光强度”的具体方法，其可以采用现有的方法获得。步骤三，通过调整每一个所述DMD微反射镜的状态(包括”开”状态和“关”状态)，分别对步骤一中确定的每一个子区域的补光强度进行实时调整。本实施例通过DMD进行实时动态红外补光，每一秒更新一次补光强度，能够实时监测到画面中每一个子区域的光强度变化，并根据变化选取相应的补光强度，以达到动态补光且补光均匀的目的，获取得到更清晰的低照度图像。在一个实施例中，所述动态红外补光系统还包括光源驱动电路4，光源驱动电路4可以采用较常用的DCDC芯片SY8703ABC实现。光源驱动电路4用于控制补光光源1的出射光的光照强度变化。本实施例提供的摄像机使用时，补光光源1的出射光经由所述透镜照射到待摄像物体上，拍摄待摄像物体的时候，待摄像物体反射的光进入到外壳9中，从而由镜头组件7收集。在待摄像物体所处的环境光线较暗的情形下，补光光源1开启，补光光源1发出的光经由外壳9照射到待摄像物体上，以增强对待摄像物体的光照环境的光照强度。重要的是，本实施例可以根据光照环境的实际光照强度，利用光源驱动电路4来控制补光光源1的出射光的光照强度变化，以达到动态补光的目的。在一个实施例中，补光光源1布置在所述动态红外补光系统的中心轴线O上，中心轴线O与摄像机的镜头组件7的光轴平行。所述补光光路组件的数目至少为两个，各所述补光光路组件围绕中心轴线O周向间隔布置，优选地，各所述补光光路组件围绕中心轴线O周向均匀间隔布置。每一所述补光光路组件中的所述透镜和所述DMD在中心轴线O方向上分别位于补光光源1的两侧。这样一方面可以供各个所述补光光路组件共用同一个补光光源1，节约成本和空间；另一方面，有利于提高补光的均匀性。在一个实施例中，由所述DMD的微反射镜的镜面反射进入到所述透镜的反射光线平行于所述透镜的光轴，这样主要有利于控制精确补光。当然，也不排除由所述DMD的微反射镜的镜面反射进入到所述透镜的反射光线不平行于所述透镜的光轴的情形，这种方式相比于前者补光准确性偏低。如图2和图3中示出地，所述补光光路组件的数目为两个，分别包括第一补光光路组件和第二补光光路组件，其中：所述第一补光光路组件包括第一透镜21和与第一透镜21配合的第一DMD31，第一透镜21和第一DMD31在中心轴线O方向上分别位于补光光源1的两侧。所述第二补光光路组件包括第二透镜22和与第二透镜22配合的第二DMD32，第二透镜22和第二DMD32在中心轴线O方向上分别位于补光光源1的两侧。本实施例中，第一补光光路组件和第二补光光路组件共用同一个补光光源1，补光光源1的出射光的光束呈圆锥形散射状，所述DMD(包括第一DMD31和第二DMD32)接收到光束后对对光束进行调制，调制后的光束经由所述透镜(包括第一透镜21和第二透镜22)射出，红外光照射到场景中使镜头组件7能够获取到高质量的低照度图像。本实施例利用两路DMD和透镜，扩大了红外补光的面积，因为可以实现对每个子区域进行单独的补光强度控制，所以补光光源可以选用较大功率的红外灯，充分保证了画面边缘的红外补光强度。当然，除了使用两路DMD和透镜，还可以使用一路、三路或更多四路。如图2和图3所示，在一个实施例中，DMD微反射镜的旋转角度θ＝±12°，所述DMD微反射镜在所述“开”状态下，即第一角度θ＝+12°(如图2所示)，所述DMD微反射镜在所述“关”状态下，即第二角度θ＝-12°(如图3所示)。当DMD微反射镜处于+12°时，补光光源1的出射光被反射进入透镜，当DMD微反射镜处于-12°时，补光光源1的出射光投射到所述透镜之外。“旋转角度”指的是每一个所述DMD微反射镜通过旋转改变其相对于初始位置的角度，这样可以在“开”状态和“关”状态之间切换。“初始位置”可以理解为DMD的安装位置，即所述DMD微反射镜的旋转角度为0的位置。下面以第一DMD31为例说明DMD和透镜的安装方式，第二DMD32和第二透镜22的安装方式相同，在此不再赘述。图2示出的是当DMD处于“开”状态时的光路图，如图2所示，所述DMD微反射镜反射进入到第一透镜21的光线m优选为垂直于第一透镜21的镜面，即反射光线m与第一透镜21的光轴n平行，图2中示意了第一透镜21的光轴n与第一透镜21重合的入射光线m的情形。此时第一透镜21的光轴n与中心轴线O之间的夹角ε确定第一DMD31的安装位置，第一DMD31的安装位置由图2中的夹角α表示。在一个实施例中，夹角ε＝15°，夹角α＝87°，由于此时的所述DMD微反射镜处于“开”状态，所述DMD微反射镜的镜面旋转角度θ＝+12°，所述DMD微反射镜的镜面与第一透镜21的光轴n的夹角γ＝α-θ＝75°，补光光源1的出射光与光线m的夹角δ＝60°，于是第一DMD31的反射光角度为30。与图2中的光学原理相同，图3示意的是第一DMD31处于“关”状态时的光路图，如图3所示，由于此时的所述DMD微反射镜处于“开”状态，所述DMD微反射镜的镜面旋转角度θ＝-12°，所述DMD微反射镜的镜面与第一透镜21的光轴n的夹角γ＝α+θ＝99°，补光光源1的出射光与所述DMD微反射镜的镜面的反射光束的夹角δ＝36°。在一个实施例中，所述动态红外补光系统还包括吸光装置6，吸光装置是由反射系数极底的材料制成的腔体，主要是保证进入该腔体的光尽量不会被反射出来。DMD在所述“关”状态下将补光光源1的出射光投射到吸光装置6可接收到光的部位。在一个实施例中，所述动态红外补光系统还包括用于控制调制开关组件3在所述“开”状态和“关”状态之间切换的DMD驱动电路5。DMD驱动电路5可选用常用的DLP2000系列实现。在一个实施例中，所述动态红外补光系统还包括控制器8，控制器8通过SPI接口与光源驱动电路4和DMD驱动电路5连接。光源驱动电路4和DMD驱动电路5均通过SPI接口与控制器8进行通讯，接收来自控制器8的指令。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页1 2 3