專利名稱：應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及夜視攝像機(jī)照明技術(shù)，具體涉及應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其尤其適用于需要M小時(shí)全天候監(jiān)控的公安、國防。
背景技術(shù)：
目前，除熱成像和微光攝像機(jī)(在全黑的情況下也無法工作)外，夜間拍攝圖像都是采用燈光照明。公安、國防的應(yīng)用主要采用不可見的紅外光，無論什么光源也只能是一束投射光，被照明的物體的光強(qiáng)度與光源的距離和不同物體的物質(zhì)有關(guān)，由于不同的距離和不同的物質(zhì)表面對光的吸收、反射千差萬別，尤其是單色光，明暗反差更為強(qiáng)烈。而攝像機(jī)受圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍的限制，就會(huì)導(dǎo)致所攝取的圖像亮暗差距懸殊的物體亮的部分過分曝光泛白，暗的地方又光照不足。目前，現(xiàn)有的技術(shù)是可以根據(jù)圖像明暗自動(dòng)調(diào)整光的強(qiáng)度，但不能分別調(diào)整亮與暗的圖像，反光(亮)的地方合適了，暗的部位就更暗以致無法看清。特別是在公安、國防的應(yīng)用上，由于圖像的細(xì)節(jié)無法清晰攝取，幾乎得不到有價(jià)值的夜晚圖像。如何從根本上解決照射角度、距離、物體大小、形狀、物體不同部位的反射面都能得到如同白晝般的均勻照明，是世界上還沒有解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，在夜晚(全黑)環(huán)境下，使得被照物體在有效照射范圍內(nèi)，無論其形狀，大小，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面反光系數(shù)如何，物體距光源的距離如何均可以得到均勻的照明。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其包括激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、 光偏轉(zhuǎn)器、具有自動(dòng)變倍鏡頭的攝像機(jī)、數(shù)字信號處理器。激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭調(diào)整到合適的光斑尺寸后投射出去；所述合適的光斑尺寸為根據(jù)光偏轉(zhuǎn)器對光照面掃描后讀出的X幅度值和Y幅度值的比例數(shù)據(jù)在數(shù)字信號處理器內(nèi)計(jì)算后，數(shù)字信號處理器控制電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭，使光斑尺寸均勻覆蓋整個(gè)光照面；調(diào)整后的激光束進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器，光偏轉(zhuǎn)器控制激光束在X方向及Y方向按攝像機(jī)的行場掃描時(shí)序?qū)庹彰孢M(jìn)行同步掃描；激光束在物體上照亮的點(diǎn)也是攝像機(jī)的圖像傳感器讀取的像素點(diǎn)，所述物體位于光照面內(nèi)，該點(diǎn)的感光量信息被送至數(shù)字信號處理器進(jìn)行運(yùn)算，數(shù)字信號處理器根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對激光發(fā)生器的輸出功率進(jìn)行控制，使被照射的物體的每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)度都分別被調(diào)整，把激光束產(chǎn)生的光照明總功率均勻投射在不同距離、不同物質(zhì)、不同大小的被照射的物體上。
優(yōu)選的，激光束在X方向及Y方向的掃描幅度與攝像機(jī)的自動(dòng)變倍鏡頭的取景角度、圖像比例相匹配。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，將傳統(tǒng)的“面照明”改為新穎的“點(diǎn)照明”。面照明是將整個(gè)被照物體同時(shí)照射，在同一距離的照射面上光強(qiáng)度是一樣的，而點(diǎn)照明是對被照物體的一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)逐個(gè)照亮，逐個(gè)曝光，其照亮的時(shí)序與攝像機(jī)圖像傳感器的像素讀取是同步的，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)光照范圍內(nèi)，任意角度，任意方向，任意形狀，任意物體，無論它們的距離遠(yuǎn)近都可以分別獲得不同的曝光量。這種能在x、Y、z三個(gè)方向光的角度和強(qiáng)度都能自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的照明，我們稱之為“三維立體照明”。這種三維立體照明裝置采用激光源，光偏轉(zhuǎn)器，并與云臺，變倍鏡頭，攝像機(jī)一起聯(lián)動(dòng)。使得旋轉(zhuǎn)方位角，鏡頭取景的視場角，攝像機(jī)傳感器的像素曝光量，點(diǎn)照明的覆蓋面都達(dá)到統(tǒng)一步調(diào)彼此自動(dòng)協(xié)調(diào)。實(shí)現(xiàn)這種智能照明的要素是具有可以控制投射角，準(zhǔn)直，發(fā)散的光束，可以對這些光束做高速行場偏轉(zhuǎn)，對投射光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)具有極快的反應(yīng)時(shí)間，對攝像機(jī)圖像傳感器中像素的曝光量做出運(yùn)算，可以讀出激光點(diǎn)掃描坐標(biāo)位置，像素曝光量的數(shù)值。激光點(diǎn)掃描的速度，相位與攝像機(jī)圖像傳感器靶面像素的讀取同步。由于激光點(diǎn)掃描速度與電視幀頻一樣，人眼看不出閃爍，效果就像一束奇妙的光投射出去，遇到吸收物體表面自動(dòng)加強(qiáng)光照，遇到反光物體自動(dòng)減少光照，使得整個(gè)照射場面的圖像猶如白晝般勻稱。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置的原理方框圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置的照明距離示意圖，圖
中箭頭表示為激光束；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置的照明形狀形成過程的示意圖，圖中箭頭表示為激光束；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置的照明形狀形成后的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)思想。需要說明的是，本實(shí)施例涉及到的激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、具有自動(dòng)變倍鏡頭的攝像機(jī)、數(shù)字信號處理器(DSP，Digital Signal Processing)的硬件結(jié)構(gòu)均與現(xiàn)有技術(shù)相同。電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭即為圖1中的擴(kuò)束器。光偏轉(zhuǎn)器包括圖1中的掃描驅(qū)動(dòng)電路、X-Y掃描器。激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、攝像機(jī)可通過云臺進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。圖 1中所示的X方向與Y方向相互垂直。如圖1所示，一種應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其包括激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、具有自動(dòng)變倍鏡頭的攝像機(jī)、數(shù)字信號處理器。其結(jié)構(gòu)連接為激光發(fā)生器出射的激光束經(jīng)過電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器， 激光發(fā)光器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、攝像機(jī)分別與DSP電性連接。DSP可通過光偏轉(zhuǎn)器的掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)X-Y掃描器動(dòng)作，以控制激光束在物體上的照射掃描。其工作過程包括如下步驟
射出光斑控制激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭調(diào)整到合適的光斑尺寸后投射出去；所述合適的光斑尺寸為根據(jù)光偏轉(zhuǎn)器對光照面掃描后讀出的X幅度值和 Y幅度值的比例數(shù)據(jù)在數(shù)字信號處理器內(nèi)計(jì)算后，數(shù)字信號處理器控制電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭， 使光斑尺寸均勻覆蓋整個(gè)光照面；無論掃描光柵的大小、形狀如何變化，其光掃描的總條數(shù)是不變的，光斑的尺寸大小與光照面大小成正比。 光掃描控制調(diào)整后的激光束進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器，光偏轉(zhuǎn)器控制激光束在X方向及Y方向按攝像機(jī)的行場掃描時(shí)序?qū)庹彰孢M(jìn)行同步掃描；激光束在X方向及Y方向的掃描幅度與攝像機(jī)的自動(dòng)變倍鏡頭的取景角度、圖像比例相匹配，也就是說，X-Y掃描器的掃描幅度根據(jù)攝像機(jī)的自動(dòng)變倍鏡頭的取景角度、圖像比例(如4:3、16:9)或不規(guī)則圖案(如T形、S 形)等信息經(jīng)過DSP運(yùn)算，DSP通過控制X-Y掃描器分別對激光束的X方向偏轉(zhuǎn)角、Y方向偏轉(zhuǎn)角進(jìn)行變化調(diào)整，以配合攝像機(jī)的取景要求，既可以自動(dòng)也可以手動(dòng)完成。光照明強(qiáng)度控制由于激光束在物體上所產(chǎn)生的光點(diǎn)的掃描運(yùn)動(dòng)與攝像機(jī)的圖像傳感器的像素點(diǎn)讀取是完全同步的，激光束在物體上照亮的點(diǎn)也是攝像機(jī)的圖像傳感器讀取的像素點(diǎn)，所述物體位于光照面內(nèi)，該點(diǎn)的感光量信息被送至數(shù)字信號處理器進(jìn)行運(yùn)算， 數(shù)字信號處理器根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對激光發(fā)生器的輸出功率進(jìn)行控制(即對激光強(qiáng)度進(jìn)行控制)，使被照射的物體的每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)度都分別被調(diào)整，把激光束產(chǎn)生的光照明總功率均勻投射在不同距離、不同物質(zhì)、不同大小的被照射的物體上，從而得到均勻曝光量的清晰圖像。如圖2所示，本實(shí)施例的裝置的目的是為攝像機(jī)、照相機(jī)在夜晚(全黑)環(huán)境下拍攝提供一個(gè)智能的照明系統(tǒng)，使得被照物體在有效照射范圍內(nèi)，無論其形狀、大小、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面反光系數(shù)如何，物體距光源的距離如何均可以得到均勻的照明。目標(biāo)A、目標(biāo)B、目標(biāo) C，在光照范圍L內(nèi)，可以分別獲得相同的光照能量，使得整個(gè)光照場面能量均勻分布。如圖3和圖4所示，本實(shí)施例的裝置可以根據(jù)需要形成任意的、不同形狀的照明區(qū)域。A區(qū)域表示不需要照明的區(qū)域，B區(qū)域表示需要照明的區(qū)域。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其特征在于，包括激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、具有自動(dòng)變倍鏡頭的攝像機(jī)、數(shù)字信號處理器；激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭調(diào)整到合適的光斑尺寸后投射出去；所述合適的光斑尺寸為根據(jù)光偏轉(zhuǎn)器對光照面掃描后讀出的X幅度值和Y幅度值的比例數(shù)據(jù)在數(shù)字信號處理器內(nèi)計(jì)算后，數(shù)字信號處理器控制電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭，使光斑尺寸均勻覆蓋整個(gè)光照面；調(diào)整后的激光束進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器，光偏轉(zhuǎn)器控制激光束在X方向及Y方向按攝像機(jī)的行場掃描時(shí)序?qū)庹彰孢M(jìn)行同步掃描；激光束在物體上照亮的點(diǎn)也是攝像機(jī)的圖像傳感器讀取的像素點(diǎn)， 所述物體位于光照面內(nèi)，該點(diǎn)的感光量信息被送至數(shù)字信號處理器進(jìn)行運(yùn)算，數(shù)字信號處理器根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對激光發(fā)生器的輸出功率進(jìn)行控制，使被照射的物體的每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)度都分別被調(diào)整，把激光束產(chǎn)生的光照明總功率均勻投射在不同距離、不同物質(zhì)、不同大小的被照射的物體上。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其特征在于，激光束在X方向及Y方向的掃描幅度與攝像機(jī)的自動(dòng)變倍鏡頭的取景角度、圖像比例相匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及應(yīng)用于攝像機(jī)夜晚激光立體照明的裝置，其包括激光發(fā)生器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、具有自動(dòng)變倍鏡頭的攝像機(jī)、DSP。激光發(fā)生器出射的激光束經(jīng)過電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器，激光發(fā)光器、電動(dòng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭、光偏轉(zhuǎn)器、攝像機(jī)分別與DSP電性連接。DSP可通過光偏轉(zhuǎn)器的掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)X-Y掃描器動(dòng)作，以控制激光束在物體上的照射掃描。本發(fā)明將傳統(tǒng)的面照明改為新穎的點(diǎn)照明，點(diǎn)照明是對被照物體的一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)逐個(gè)照亮，逐個(gè)曝光，其照亮的時(shí)序與攝像機(jī)圖像傳感器的像素讀取是同步的，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)光照范圍內(nèi)，任意角度，任意方向，任意形狀，任意物體，無論它們的距離遠(yuǎn)近都可以分別獲得不同的曝光量。
文檔編號G03B15/05GK102495513SQ20111043166
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者章建國 申請人:章建國