摄像机
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种摄像机。
背景技术
在视频监控应用中，在夜间等低照度环境中，一般都是采用补光灯对摄像机进行补光，以增强夜间画面监控效果。目前视频监控的应用场景朝着多元化、细致化的方向发展，对摄像机补光技术要求越来越高。
目前，常用的补光灯分为红外补光灯和白光补光灯两类，即采用红外补光灯或白光补光灯进行补光，使得满足夜晚低照度下的监控需求。但是上述方案中，使用红外或者白光补光，补光颜色较为单一，对于部分特殊物体的反射，画面对比度较差，不满足画面智能识别的需求；而且由于白光是人眼能够感知的可见光，因此夜间使用白光补光，隐蔽性较差，会对人眼产生干扰，对于道路监控等场景存在安全隐患。
发明内容
本发明提供一种摄像机，以实现根据实际环境需求采用不同光线各自对应的PWM信号控制补光灯发光，摄像机补光效果较好，从而提高摄像机的监控质量。
本发明实施例提供一种摄像机，包括：
补光灯，被配置有至少两个发光芯片，用于发出至少两个不同波长的补光光线，其中，各个所述发光芯片，分别被配置与各自对应的驱动模块连接，分别用于接收来自各自对应的驱动模块输出的PWM信号；
图像传感器，被配置为感知所述补光灯发出补光光线，并生成图像；
存储器，被配置为存储预设的数据表，所述数据表指示着预设亮度值和至少两个PWM信号之间的对应关系；
处理器芯片，用于执行：
从所述图像传感器获取一张当前图像，计算所述当前图像的实际亮度值；
在所述数据表中确定与所述实际亮度值对应的第一预设亮度值；
若根据所述实际亮度值确定调整所述补光灯的补光亮度，则通过所述数据表确定与所述第一预设亮度值对应的至少两个新的PWM信号；
输出所述至少两个新的PWM信号至所述驱动模块，用于驱动所述补光灯发出补光光线。
本发明实施例提供的摄像机包括，补光灯，被配置有至少两个发光芯片，用于发出至少两个不同波长的补光光线，其中，各个所述发光芯片，分别被配置与各自对应的驱动模块连接，分别用于接收来自各自对应的驱动模块输出的PWM信号；图像传感器，被配置为感知所述补光灯发出补光光线，并生成图像；存储器，被配置为存储预设的数据表，所述数据表指示着预设亮度值和至少两个PWM信号之间的对应关系；处理器芯片，用于执行：从所述图像传感器获取一张当前图像，计算所述当前图像的实际亮度值；在所述数据表中确定与所述实际亮度值对应的第一预设亮度值；若根据所述实际亮度值确定调整所述补光灯的补光亮度，则通过所述数据表确定与所述第一预设亮度值对应的至少两个新的PWM信号；输出所述至少两个新的PWM信号至所述驱动模块，用于驱动所述补光灯发出补光光线，上述方案中采用混合补光，即补光灯支持多种不同波长的补光光线，实现了根据实际环境需求采用不同波长的补光光线各自对应的PWM信号控制补光灯发光，摄像机补光效果较好，从而提高摄像机的监控质量。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明提供的摄像机一实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的摄像机另一实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的摄像机一实施例的补光灯封装结构示意图；
图4是本发明提供的摄像机一实施例的补光灯结构示意图；
图5是本发明提供的摄像机一实施例的红外发光波段示意图；
图6是本发明提供的摄像机一实施例的蓝光发光波段示意图；
图7是本发明提供的摄像机一实施例的驱动模块示意图；
图8是本发明提供的摄像机一实施例的光敏采样电路示意图；
图9是本发明提供的摄像机一实施例的补光流程示意图；
图10是本发明提供的摄像机又一实施例的补光流程示意图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先对本发明所涉及的应用场景进行介绍：
本发明实施例提供的摄像机，应用于视频监控场景中，在夜间等低照度环境中对摄像机进行补光。
本发明实施例的摄像机，补光灯可以发出至少两种不同波长的补光光线，通过对补光灯发出的各种不同波长的补光光线的控制，即采用混合补光，实现了根据实际环境需求采用不同波长的补光光线各自对应的PWM信号控制补光灯发光，摄像机补光效果较好，从而提高摄像机的监控质量。
如图1、图2所示，本发明实施例中的摄像机包括以下模块：
1、图像传感器，是一种将光学图像转换成电子信号的设备；
2、处理器芯片：可以进行数字图像处理，编码压缩和常用的外部接口功能控制，可以为一种系统级芯片(System on Chip，简称SOC)；
3、补光灯，例如为LED补光灯，可以发出至少两种不同波长的补光光线，例如为双晶元灯；
4、驱动模块：指补光灯的驱动芯片，用于控制补光灯发光，每一个补光灯的发光芯片对应一个驱动模块；从图1中可以看出一个补光灯具有多个驱动模块，分别用于控制补光灯的一种波长的补光光线的发光，每个驱动模块由一路PWM信号控制。例如一个摄像机有3个补光灯，每个补光灯可以发出两种光线，则包括三组驱动模块，每组包含两个驱动模块，每组驱动模块分别控制一个补光灯，每个驱动模块由一路PWM信号控制，驱动补光灯发出不同波长的补光光线。
其中，PWM信号用于调整驱动模块输出的电流，从而控制补光灯的亮度；
5、光敏采样模块：进行光敏信号的数字采样，获取采样信号；
6、光敏元件：一种根据光线强度变化，输出不同模拟电平的传感器。
补光灯可以发出至少两种不同波长的补光光线，例如为红蓝混合补光灯，集成红光发光晶元和蓝光发光晶元。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
如图1所示，摄像机包括：补光灯，被配置有至少两个发光芯片，用于发出至少两个不同波长的补光光线，其中，各个所述发光芯片，分别被配置与各自对应的驱动模块连接；驱动模块被配置为接收处理器芯片发送的PWM信号，从而驱动对应的发光芯片发出补光光线；
图像传感器，被配置为感知所述补光灯发出补光光线，并生成图像；
存储器，被配置为存储预设的数据表，所述数据表指示着预设亮度值和至少两个PWM信号之间的对应关系；
处理器芯片，用于执行：
从所述图像传感器获取一张当前图像，计算所述当前图像的实际亮度值；
若根据所述实际亮度值确定调整所述补光灯的补光亮度，则在所述数据表中确定与所述实际亮度值对应的第一预设亮度值；
通过所述数据表确定与所述第一预设亮度值对应的至少两个新的PWM信号；
输出所述至少两个新的PWM信号至所述驱动模块，用于驱动所述补光灯发出补光光线。
具体的，补光灯配置有至少两个发光芯片，可以发出至少两种不同波长的补光光线，例如为至少两种颜色的光线，如红光和蓝光，或者不同波长的红外光和蓝光等。补光灯可以是LED灯。
进一步的，如图2所示，摄像机还包括：依次连接的光敏采样模块和光敏元件；所述光敏采样模块和所述处理器芯片的输入接口连接；
所述光敏采样模块，用于根据所述光敏元件输出的电平信号进行采样，获取采样信号；
所述处理器芯片还用于：
根据所述光敏采样模块输出的采样信号，确定所述补光灯是否需要开启；
若确定所述补光灯需要开启，则分别向各个发光芯片对应的驱动模块输出PWM信号。
其中，摄像机在运行过程中，首先需要确定是否开启补光灯，即需要根据外部环境的光线变化，确定是否开启补光灯，可以根据摄像机中光敏采样模块对光敏元件输出的电平信号进行采样，并输出的采样信号确定，具体可以是将光敏采样模块的采样信号的电平与预设的电平阈值进行比较，若大于预设的电平阈值，说明外部环境的光线亮度不符合要求，则确定需要开启补光灯。
在确定需要开启补光灯后，将各种不同波长的补光光线对应的PWM信号输出至对应的驱动模块，驱动模块根据PWM信号控制补光灯发光，其中，该PWM信号的占空比为预设的占空比，或前一次调整后的占空比。
图像传感器感知补光灯发出的补光光线并获取当前图像，进而通过处理器芯片确定该当前图像的实际亮度值，并根据实际亮度值，确定是否调整补光灯的补光亮度。
若确定调整补光灯的补光亮度，则所述处理器芯片具体用于：
查找所述数据表中与所述实际亮度值的偏差小于第二预设阈值的预设亮度值，将所述与所述实际亮度值的偏差小于第二预设阈值的预设亮度值作为所述第一预设亮度值。
具体的，根据实际亮度值在表1中查找该实际亮度值对应的第一预设亮度值，即在表1中查找与实际亮度值最接近的亮度值(即偏差小于第二预设阈值)，例如实际亮度值为a，与表1中的B3最接近，则确定B3为第一预设亮度值，进而确定该第一预设亮度值对应的PWM信号的占空比，分别是红光80％，蓝光90％，将两个PWM信号分别输出至两个驱动模块，两个驱动模块控制对应的发光芯片发出不同的补光光线。
若不需要调整补光灯的补光亮度则结束补光控制。
表1
其中，表1中的亮度可以为光圈大小为固定值得到的数据，不同波长的补光光线的不同占空比分别对应不同的亮度值，如A1、A2等。
进一步的，所述处理器芯片还用于：
基于所述当前图像对应的各个所述发光芯片各自对应的PWM信号，通过所述数据表确定所述当前图像对应的第二预设亮度值；
若所述当前图像的实际亮度值与所述第二预设亮度值的偏差大于第一预设阈值，则确定调整所述补光灯的补光亮度。
具体的，若当前图像的实际亮度值为a，该当前图像对应的一种补光光线的PWM信号的占空比为70％，另一种补光光线的PWM信号的占空比为80％，则根据表1中一种补光光线对应的占空比70％和另一种补光光线对应的占空比80％，确定对应的亮度值，即第二预设亮度值C4，若实际亮度值a与第二预设亮度值C4的偏差较大，大于第一预设阈值，则确定需要调整该补光灯的补光亮度。
进一步的，所述处理器芯片具体用于：
若所述当前图像的实际亮度值与所述第二预设亮度值的偏差小于或等于所述第一预设阈值，则根据所述当前图像对应的各个所述发光芯片各自对应的PWM信号，向各个所述发光芯片各自对应的驱动模块输出PWM信号。
具体的，若当前图像的实际亮度值与第二预设亮度值的偏差较小，小于或等于所述第一预设阈值，则不调整补光灯的补光亮度，依旧根据所述当前图像对应的各个所述发光芯片各自对应的PWM信号，向各个所述发光芯片各自对应的驱动模块输出PWM信号。其中，第一预设阈值和第二预设阈值可以根据实际情况确定。
在本发明的其他实施例中，还可以根据实际亮度值，利用图像处理(Image SignalProcessor，简称ISP)算法确定是否调整补光灯的补光亮度。
进一步的，所述处理器芯片还用于：若所述光敏采样模块输出的采样信号的电平小于预设的电平阈值，则控制所述补光灯关闭。
具体的，摄像机中光敏元件和光敏采样模块对外部光线的亮度进行实时采样，若采样信号的电平小于预设的电平阈值，说明外部环境的光线亮度符合要求，则将补光灯关闭，不进行补光。
本实施例的摄像机包括，补光灯，被配置有至少两个发光芯片，用于发出至少两个不同波长的补光光线，其中，各个所述发光芯片，分别被配置与各自对应的驱动模块连接，分别用于接收来自各自对应的驱动模块输出的PWM信号；图像传感器，被配置为感知所述补光灯发出补光光线，并生成图像；存储器，被配置为存储预设的数据表，所述数据表指示着预设亮度值和至少两个PWM信号之间的对应关系；处理器芯片，用于执行：从所述图像传感器获取一张当前图像，计算所述当前图像的实际亮度值；在所述数据表中确定与所述实际亮度值对应的第一预设亮度值；若根据所述实际亮度值确定调整所述补光灯的补光亮度，则通过所述数据表确定与所述第一预设亮度值对应的至少两个新的PWM信号；输出所述至少两个新的PWM信号至所述驱动模块，用于驱动所述补光灯发出补光光线，上述方案中采用混合补光，即补光灯支持多种不同波长的补光光线，实现了根据实际环境需求采用不同光线各自对应的PWM信号控制补光灯发光，摄像机补光效果较好，从而提高摄像机的监控质量。
在上述实施例的基础上，进一步的，若所述至少两个不同波长的补光光线包括不同波长的第一补光光线和第二补光光线，所述处理器芯片具体用于：
基于所述第一预设亮度值查找所述数据表，以确定与所述第一预设亮度值对应的第一补光光线的新的PWM信号的占空比，以及第二补光光线的新的PWM信号的占空比。
具体的，如表1所示，例如第一补光光线为红光，第二补光光线为蓝光，根据当前图像的实际亮度值查表，确定的第一预设亮度值为C6，第一补光光线对应的新的PWM信号的占空比为50％，第二补光光线对应的新的PWM信号的占空比为80％。
进一步的，所述处理器芯片具体用于：
若所述第一补光光线对应的新的PWM信号的占空比，与所述第一补光光线对应的之前的PWM信号的占空比不同，则向所述第一补光光线的发光芯片对应的驱动模块输出所述新的PWM信号；
若所述第二补光光线对应的新的PWM信号的占空比与所述第二补光光线对应的之前的PWM信号的占空比不同，则向所述第二补光光线的发光芯片对应的驱动模块输出所述新的PWM信号。
具体的，若第一补光光线对应的新的PWM行的占空比与之前的占空比相同，则依旧按照之前的PWM信号驱动驱动模块，以控制补光芯片发光，若第一补光光线对应的新的PWM行的占空比与之前的占空比不同，则按照新的PWM信号驱动驱动模块，以控制补光芯片发光。对于第二补光光线实现原理类似。
例如，第一补光光线为红光，第二补光光线为蓝光，根据当前图像的实际亮度值查表，确定的第一预设亮度值为C6，第一补光光线对应的新的PWM信号的占空比为50％，第二补光光线对应的新的PWM信号的占空比为80％。当前图像对应的之前PWM信号的占空比分别为70％和80％，因此只需调整第二补光光线对应的PWM信号，第一补光光线依旧通过之前PWM信号驱动驱动模块，驱动模块控制对应的发光芯片发光。
例如，若实际亮度值过大，图像过爆，则根据该实际亮度值对应的第一预设亮度值，确定不同的补光光线对应的PWM信号，使得根据各种补光光线对应的PWM信号控制补光灯发出的光线进行曝光，避免图像过爆。
本实施例中，通过多种不同波长的补光光线的占空比参数控制补光灯发光，实现了根据实际环境需求采用不同光线各自对应的PWM信号控制补光灯发光，摄像机补光效果较好，从而提高摄像机的监控质量，满足智能识别的需求。
在本发明的一实施例中，如图9所示，补光控制开始，步骤901、光敏采样信号读取，即处理器芯片读取光敏采样模块输出的采样信号。步骤902、确定该采样信号是否大于阈值，若是，则执行步骤903，若否则返回执行步骤901。步骤903、根据PWM信号的占空比初始值控制补光灯发光。步骤904、补光算法判断是否需要调整补光亮度，具体过程参见前述实施例或图10所示的实施例。若是，则执行步骤905，若否则补光控制完成。步骤905、查表校验；步骤906、确定PWM占空比调整方案，例如根据表1中的对应关系，确定实际亮度值对应的各种不同波长的补光光线对应的PWM信号的占空比，作为调整后的各种不同波长的补光光线对应的PWM信号的占空比。
进一步的，如图10所示，步骤101、图像传感器根据PWM信号的占空比初始值控制补光灯发出的光线进行曝光，并获取图像。步骤102、生成初次曝光的实际亮度值，即确定图像传感器获取到的当前图像的实际亮度值。步骤103、确定获取的图像是否过爆，例如根据ISP算法确定图像是否过爆。若是，则执行步骤105、确定调整补光亮度，继续执行图9中步骤905-步骤906；若否，则执行步骤104、确定不调整补光亮度，则补光控制完成。
在上述实施例的基础上，进一步的，如图7所示，驱动模块，包括：
驱动芯片、第一采样电阻和电源；
其中，所述驱动芯片的第一端口(引脚4)连接所述处理器芯片的一输出端口；
所述驱动芯片的第二端口(引脚5)连接所述电源；
所述驱动芯片的第三端口(引脚6)分别与所述第一采样电阻的第一端以及所述补光灯连接；所述第一采样电阻的第二端连接所述电源；
所述驱动芯片，具体用于：
根据所述第一采样电阻和所述处理器芯片输出的一种光线对应的第二PWM信号，输出电流信号，所述电流信号用于控制所述补光灯的一种波长的补光光线的发射。
进一步的，驱动模块还包括：
电感、续流二极管、第一电容和第二电容；
其中，所述驱动芯片的第四端口(引脚1)分别连接所述电感的第一端和所述续流二极管的第一端；所述电感的第二端连接所述补光灯；所述续流二极管的第二端连接所述电源；
所述驱动芯片的第二端口(引脚5)还与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；
所述驱动芯片的第三端口(引脚6)的第一分支和第二分支分别连接所述第二电容的两端。
具体的，图7中为一驱动模块示意图，以下对驱动电路模块进行介绍：
UR2是驱动芯片，例如为LED恒流驱动芯片，通过对该LED恒流驱动芯片输入电源可以输出一个根据第一采样电阻RRn设定的电流值，这个电流输出是恒定的，驱动芯片可以根据负载的变化进行调整，以达到恒定的电流输出。
其有可以包括6个引脚，每个引脚的含义如下：
引脚1(LX)为电感引脚，接入电感LR2，进行整流输出，而DRn是续流二极管，进行电感整流负周期的能量提供。1、2端分别为阳极和阴极。
引脚2(GND)为接地脚。
引脚3(TM)为测试模式引脚，这个引脚在实际应用中可以直接接地。
引脚4(EN)为使能和调光脚，直接拉高可以使能芯片；图7中的PWMRn信号是处理器芯片输出给驱动芯片进行调光控制的。调整的电流最大值是第一采样电阻设定的最大值。例如，PWM信号占空比为20％，则驱动芯片输出的电流大小为第一采样电阻设定的最大值的20％。
引脚5(IN)为电源输入脚，可疑接入DC12V电源，第一电容CRn是电源的输入电容，进行电源滤波。
引脚6(SEN)为电流采样引脚，接入第一采样电阻RRn，通过第一采样电阻计算输出的电流值，这个电流值是硬件设定的最大输出电流值；而第二电容CR12是输出电容，进行输出驱动电流信号的滤波。
在驱动输出LEDRn+与LEDRn-中间接入补光灯(一种波长的补光光线对应的LED灯的正负极)进行驱动点亮，补光灯的亮度通过输出电流的改变而改变；而输出电流是通过处理器芯片的PWMRn信号的高电平时间变化而变化，即占空比变化而变化。
进一步的，所述补光灯包括至少两个LED灯，每个所述LED灯包括一个发光芯片，各个所述LED灯的两端分别与各自对应的驱动芯片的第三端口的第一分支和第二分支连接。
如图4所示，包括两个LED灯，分别发出红光和蓝光，引脚①和⑥用于散热，引脚②和③为阴极，引脚④和⑤为阳极。
进一步的，如图3所示，所述补光灯还包括封装结构；
所述至少两个LED灯设置在所述封装结构内；所述LED灯对应一个驱动模块；
所述封装结构包括至少两个第一接口、至少两个第二接口；
所述第一接口的第一端与对应的LED灯的正极连接，所述第二接口的第一端与对应的LED灯的负极连接；
所述第一接口的第二端与对应的驱动芯片的第三端口的第一分支连接；所述第二接口的第二端与对应的驱动芯片的第三端口的第二分支连接。
所述封装结构还包括至少一个第三接口，所述第三接口用于散热。
具体的，如图3所示，为补光灯的封装结构，图3中封装结构的宽度为5±0.05mm，补光灯的直径φ为4.4mm，图3中尺寸仅为一种示例，本发明对此并不限定。其中，①和⑥为第三接口用于散热；④和⑤为第一接口，②和③为第二接口，或者②和③为第一接口，④和⑤为第二接口。
如图5所示，红光的中心波长为730nm，两端有效光谱带宽分别为50nm左右，如图6所示，蓝光的中心波长为460nm，两端有效光谱带宽分别为30nm左右。
进一步的，所述光敏采样模块，包括：
第二采样电阻和第三采样电阻；
其中，所述第二采样电阻的第一端分别与所述光敏元件的输出端和所述第三采样电阻的第一端连接；所述第二采样电阻的第二端接地；
所述第三采样电阻的第二端作为所述光敏采样模块的输出端，与所述处理器芯片的输入接口连接。
具体的，如图8所示，CDS1信号是光敏元件输出的信号，其电平高低是根据光敏的亮度变化而变化，第二采样电阻R132和第三采样电阻R130进行电阻采样，CDS为处理器芯片的采样输入接口，通过输入的采样信号的电平变化，判断采样信号是否达到满足条件的阈值，即满足补光灯开启或关闭的阈值，控制补光灯开启与关闭。
本发明实施例中还可以提供一种视频监控系统，包括如前述任一实施例的摄像机。
本实施例的视频监控系统，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。
