專利名稱：多模式攝像機圖像處理電路及采用該電路的圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種圖像處理電路及圖像處理方法，特別是一種多模式攝像機圖像處
理電路及采用該電路的圖像處理方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，人們的安防意識也越來越強，攝像機作為安防領(lǐng) 域的重要器件，在人們生活中已經(jīng)并不陌生。隨著圖像傳感器件的制造技術(shù)不斷更新發(fā)展， CCD(即電荷耦合器件)以它的高靈敏度、優(yōu)質(zhì)的色彩還原性、超強的感光效果，一直成為傳 統(tǒng)的圖像采集核心器件，而近年來興起的COMS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件)以它的高像 素、低功耗、小體積、易集成、低價格等等優(yōu)點逐漸成為CCD的過渡替代產(chǎn)品。同時攝像機圖 像處理技術(shù)也越來越被人們所關(guān)注，雖然現(xiàn)今的技術(shù)發(fā)展較之前已是突飛猛進，但攝像機 在某些特殊應(yīng)用場合下仍有不足之處，有待改善，比如色彩還原真實性、信噪比、夜視攝影 質(zhì)量等這幾方面都是有待提升。現(xiàn)有技術(shù)中，攝像機能夠獲取影像的原理是，通過一種光學(xué) 鏡頭將物體反射的光線準確投放到攝像機內(nèi)圖像傳感器的靶面(感光面)上，圖像傳感器 再通過內(nèi)部電路將代表了物體的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)后級處理電路，最后在顯示終端 還原顯示。物理學(xué)中，定義了光是一種電磁波。人的眼睛能看到的光線是一種"可見光"，波 長范圍大約是400納米到700納米，而光波中同時也存著一種叫"紅外光"的光線，波長范 圍大約是700納米到2500納米之間，紅外光是一種肉眼無法看得到的光源，但攝像機能夠 同時感應(yīng)到可見光和紅外光，由此就出現(xiàn)了夜視攝像機技術(shù)，白天攝像機可以通過可見光 來捕獲影像，黑夜下攝像機就利用紅外光來捕獲影像。 傳統(tǒng)的攝像機僅具有白天攝像或夜間攝像的單一功能，早已不能滿足人們的需 求，于是雙模式攝像機便應(yīng)運而生，目前，雙模式攝像機的實現(xiàn)方法多種多樣，請參看公告 號為CN201118758Y、專利號為200720100216的專利，其在攝像機上加裝了紅外線發(fā)生 器，在夜間通過紅外線發(fā)生器發(fā)出人眼不可見的紅外線，對監(jiān)控區(qū)域進行光線補強后，再利 用攝像機對監(jiān)控區(qū)域進行監(jiān)控，但是，其仍然存在著夜間監(jiān)控圖像不夠明亮的缺點；再請 參看公告號為CN2472429Y、專利號為01235487和公告號為CN201274542Y/專利號為 200820137493的專利，兩個專利中均記載的是在攝像機鏡頭后設(shè)有濾光片，白天利用濾光 片將紅外光濾除，晚上直接對紅外光進行采集攝像的技術(shù)，雖然理論上，此技術(shù)方案可行， 但是，在攝像機有限的空間內(nèi)加設(shè)一個或兩個濾光片，勢必會增加攝像機自身的體積，而 且，還大大使攝像機的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，加之濾光片的切換時通過機械驅(qū)動，其切換過程難以 保證，存在著質(zhì)量隱患。況且，目前，無論是哪種形式的攝像機，最多可以實現(xiàn)白天、黑夜雙 模式攝像，而在諸如霧天、陰天、灰霾天氣等情況下，或在夜晚利用強光抑制獲取車牌的拍 攝場合等都顯得無能為力。因此，如何憑著先進的圖像傳感技術(shù)，打造出了更佳的圖像效 果，使得攝像機產(chǎn)品應(yīng)用于更為廣范的領(lǐng)域，在監(jiān)控、車載、醫(yī)療器械、工業(yè)控制、微光拍攝 等使用環(huán)境下都表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，就成了監(jiān)控攝像領(lǐng)域的一個新的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的攝像機夜間拍攝時，圖像不夠清晰、明亮，且只具有
雙模式工作的缺點，本發(fā)明提供一種新的攝像機圖像處理電路以及圖像處理方法，其利用 圖像傳感器既能感應(yīng)可見光，又能感應(yīng)紅外線的原理，將DSP單元的不同光強下的不同圖 像效果調(diào)整程序分別存儲在不同的存儲單元中，通過可見光采集單元采集外界可見光，并 根據(jù)可見光的強度使DSP接通不同的存儲單元，即調(diào)用不同的圖像效果調(diào)整程序，對圖像 傳感器采集到的圖像信號進行不同的處理，使得不管在白天還是黑夜，或者其他云霧、灰霾 等天氣下都會獲得更加清晰明亮的影像。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種多模式攝像機圖像處理電路，包 括DSP單元、圖像傳感器單元、CDS/AGC圖像處理單元和輸出單元，圖像傳感器單元采集信 號經(jīng)CDS/AGC圖像處理單元取樣放大后，輸入給DSP，經(jīng)過DSP處理后，通過輸出單元輸出， 電路中還包括有可見光采集單元、控制單元和兩個以上存儲有不同圖像效果調(diào)整程序的存 儲單元，可見光采集單元的信號輸出端輸出可見光信號給控制單元，控制單元控制與DSP 連接的存儲單元。 —種采用上述的圖像處理電路的圖像處理方法，該方法包括通過CDS/AGC圖像 處理單元對圖像傳感器產(chǎn)生的輸出波形進行取樣保持并放大后，輸入給DSP， DSP調(diào)用存儲 單元內(nèi)存儲的圖像效果調(diào)整程序?qū)DS/AGC圖像處理單元輸出的圖像信號進行調(diào)整后，經(jīng) 輸出單元輸入；兩個以上存儲單元分別存儲有不同的圖像效果調(diào)整程序，各個存儲單元分 別通過控制單元與DSP的程序輸入端連接，可見光采集單元采集外界可見光，并輸入控制 單元，控制單元根據(jù)可見光強度選擇與DSP連接的存儲單元，DSP調(diào)用與之連接的存儲單元 內(nèi)的圖像效果調(diào)整程序?qū)DS/AGC圖像處理單元輸出的圖像信號進行調(diào)整。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進一步還包括
所述的可見光采集單元采用光敏電阻。
所述的控制單元采用MCU或電子控制開關(guān)。
所述的存儲單元采用EEPR0M。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的雙模式攝像機圖像處理技術(shù)，就是為了改善攝像機
在白天明亮環(huán)境下和晚上黑暗環(huán)境下所獲取的圖像質(zhì)量，特別是在安防監(jiān)控領(lǐng)域中，采用了
雙模式的圖像處理技術(shù)的攝像機，不管在白天或黑夜下都會獲得更加清晰明亮的影像。采用
了本發(fā)明的攝像機與傳統(tǒng)的攝像機相比，在圖像器清晰度、色彩、信噪比、夜視效果上都有了
大幅度的提升，產(chǎn)品功耗小，性能穩(wěn)定，特別是在夜視效果上，本發(fā)明的防水型夜視攝像機與
市面上使用的彩轉(zhuǎn)黑紅外機比較，在相同照度環(huán)境下，本公司產(chǎn)品的成像質(zhì)量均優(yōu)于只使用
了彩轉(zhuǎn)黑功能的紅外機的好幾倍，本公司的產(chǎn)品成像更明亮更清晰。采用本發(fā)明的多模式攝
像機圖像處理技術(shù)讓攝像機的應(yīng)用領(lǐng)域更加的廣泛了，不僅可以在白天獲取良好的影像，在
黑夜中也可以保證有良好的圖像效果，在收費站，夜晚利用強光抑制獲取車牌的清晰影像的
拍攝場合中，更是使用得得心應(yīng)手，多模式的圖像處理技術(shù)發(fā)揮得更是淋漓盡致。 下面將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。
圖1為本發(fā)明實施例一電路方框圖。
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圖2為本發(fā)明實施例二電路方框圖。
圖3為本發(fā)明電路原理圖。
具體實施例方式
本實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實施例相同或近 似的，均在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。 實施例一，請參看附圖1，本實施例中電路主要包括一個DSP單元、一個圖像傳感 器單元、一個CDS/AGC圖像處理單元和一個視頻輸出單元，DSP(即數(shù)字信號處理器)芯片 具有強大的軟件功能和優(yōu)越的硬件性能，應(yīng)用了 DSP的處理電路，不僅大大簡化了產(chǎn)品的 硬件復(fù)雜程度，通過靈活的軟件的編程，還可以實現(xiàn)很多產(chǎn)品的特點功能，所以，自從DSP 出現(xiàn)后，幾乎所有的視頻處理電路均采用了數(shù)字信號處理方式，本實施例中采用的是專門 用于攝像處理電路的專業(yè)DSP，利用DSP進行視頻處理。圖像傳感器單元采用CCD(即電 荷耦合器件)或C0MS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件)，通過圖像傳感器單元將圖像信號轉(zhuǎn) 換成電信號。由于CCD傳感器的每個像素的輸出波形只在一部分時間內(nèi)是圖像信號，其余 時間內(nèi)是復(fù)位電平和干擾，為了取出圖像信號并消除干擾，要采用取樣保持電路，每個像素 信號被取樣后，由一電容把信號保持下來，直到取樣下一個像素信號，本實施例中，對CCD 傳感器的輸出波形進行取樣保持，采用CDS單元，即相關(guān)雙取樣電路(Correlated Double Sampling)，經(jīng)CDS單元進行取樣保持后的圖像信號需要進行信號放大處理，即AGC，本實施 例中，將波形取樣保持和信號放大處理合在一起，即CDS/AGC圖像處理單元，經(jīng)過CDS/AGC 圖像處理單元處理后的圖像信號輸入DSP，有DSP提供圖像傳感器的水平、垂直驅(qū)動信號， 電子快門控制脈沖，讀出復(fù)位脈沖，還有CDS電路部分的取樣保持脈沖，光學(xué)黑電平嵌位脈 沖，AGC電路部分的控制信號，本實施例中，DSP還實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換輸入功能和D/A轉(zhuǎn)換輸出功 能。圖像信號在DSP中進行處理后，由視頻輸出單元輸出。 本實施例中還包括一個MCU，本實施例中，MCU可采用51系列單片機，或其他單片 機，MCU的數(shù)據(jù)端上連接有一個可見光采集單元，本實施例中，可見光采集單元采用光敏電 阻，可見光采集單元輸出信號給MCU， MCU通過光敏電阻阻值可判斷外界光強，通過光強識 別為陰天、白天或黑夜等。由于DSP內(nèi)部沒有自帶的固定存儲器，所以編寫好的軟件先存放 于外部存儲器中，在每次DSP通電復(fù)位后再調(diào)入程式工作。本實施例中，DSP的程序輸入端 上連接有兩個以上的存儲單元，本實施例中，存儲單元采用EEPR0M，方便程序讀寫及修改， 具體實施時，也可以采用其他具有存儲功能的存儲器。各個存儲單元分別通過多路選擇器 與DSP的程序輸入端連接，MCU與多路選擇器使能端連接，控制與DSP連接的存儲單元?；?者，各個存儲單元分別通過MCU直接與DSP的程序輸入端連接。 實施例二，請參看附圖2，本實施例中電路的其他部分與實施例一中相同，不同之 處在于。本實施例中包括一個電子控制開關(guān)，可見光采集單元輸出信號給電子控制開關(guān)，電 子控制開關(guān)與多路選擇器使能端連接，控制與DSP連接的存儲單元?；蛘撸捎枚嗦愤x擇器 直接作為電子控制開關(guān)，可見光采集單元直接與多路選擇器使能端連接，控制與DSP連接 的存儲單元。 下述提供一種具體實現(xiàn)電路對本發(fā)明做進一步說明，請參看附圖3，本實施例中， 采用型號為CXD3142R的CCD彩色攝像機專用大規(guī)模信號處理器U6為DSP芯片，本實施例
5中采用信號為ICX405AK(或型號為ICX633AK)的CCD圖像傳感器U5感應(yīng)視頻圖像，DSP芯 片U6輸出垂直驅(qū)動信號給CCD垂直驅(qū)動器UIO，本實施例中，CCD垂直驅(qū)動器U10采用型號 為AA87222的CCD垂直驅(qū)動器，CCD垂直驅(qū)動器UIO輸入信號給CCD圖像傳感器U5， CCD圖 像傳感器U5輸出圖像信號給CCD視頻前置放大器U9，經(jīng)CCD視頻前置放大器U9放大后傳 輸給DSP芯片U6，本實施例中，CCD視頻前置放大器U9采用型號為CXA3796的CCD視頻前 置放大器。DSP芯片U6輸出視頻信號給低功耗視頻放大器U3，本實施例中，低功耗視頻放 大器U3采用型號為SCA2575 (或IA171)的低功耗視頻放大器，由低功耗視頻放大器U3做 視頻輸出。本實施例中采用BR9020F4k型號的串口直連型EEPROM作為存儲單元，本實施例 中以兩個為例進行說明，分別為存儲芯片U4和存儲芯片U7，本實施例中，存儲芯片U4中存 儲有白天圖像效果調(diào)整程序，存儲芯片U7中存儲有夜晚圖像效果調(diào)整程序，存儲芯片U4和 存儲芯片U7的輸入輸出端分別與多路選擇器U2連接，本實施例中，多路選擇器U2采用型 號為CD4053的多路選擇器，多路選擇器U2與DSP芯片U6的程序輸入端連接，多路選擇器 U2使能端分別與高電平驅(qū)動電路和低電平驅(qū)動電路連接，附圖3中高電平驅(qū)動電路為接點 H-5V，低電平驅(qū)動電路為接點H-L，高低電平的轉(zhuǎn)換通過外接的光敏電阻實現(xiàn)控制，本實施 例中，可將光敏電阻直接接在H-5V接點和地之間，接點H-L連接于多路選擇器U2的9、10、 11引腳上，作為多路選擇器U2的切換信號。 上述實施例采用電壓檢測器U8直接作為電子控制開關(guān)控制調(diào)入DSP芯片U6的控 制程序，上述實施例適用于雙模式攝像機中使用。具體實施時，可將光敏電阻的組織通過模 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入一個MCU進行識別，通過MCU識別的具體阻值，將其分為多 個級別，并分別輸出控制信號控制相應(yīng)的存儲芯片調(diào)入控制程序給DSP芯片U6，從而實現(xiàn) 多模式攝像機。 本發(fā)明在使用時(即采用上述處理電路的圖像處理方法)，在存儲芯片U4中存儲 白天圖像效果調(diào)整程序，針對白天圖像效果調(diào)整的白天模式，主要調(diào)整的參數(shù)有電子快門 自動范圍調(diào)整為，50分之一秒到10萬分之一秒間，調(diào)整黑色位準至0. 05伏到0. 1伏間，調(diào) 整AGC為6DB，圖像的亮度調(diào)整為0. 8伏到0. 9伏間，關(guān)閉彩色抑制功能，白平衡方面調(diào)整為 3600K到9600K間能自動調(diào)節(jié)正常；在存儲芯片U7中存儲夜晚圖像效果調(diào)整程序，夜視圖 像效果調(diào)整的黑夜模式，主要調(diào)整的參數(shù)有電子快門自動范圍調(diào)整為50分之一秒到5萬 分之一秒間，黑色位準調(diào)整為0. 15伏到0. 25伏間，色度信號全部關(guān)閉，彩色副載波全部關(guān) 閉，AGC調(diào)整為22DB，亮度調(diào)整為0. 85伏到1伏間，白平衡方面調(diào)整為3200K-9600K之間自 動調(diào)節(jié)正常?；蛘哌€設(shè)有其他存儲芯片，實現(xiàn)在收費站，夜晚利用強光抑制獲取車牌的清晰 影像的拍攝等功能，實現(xiàn)多模式攝像。當光敏電阻識別判斷為白天時，電壓檢測器U8輸出 控制信號，控制多路選擇器U2將存儲芯片U4與DSP芯片U6的程序輸入端連接，DSP芯片 U6調(diào)入存儲芯片U4內(nèi)的圖像效果調(diào)整程序，對CCD圖像傳感器U5感應(yīng)的視頻圖像進行相 應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，并輸入；當光敏電阻識別判斷為夜晚時，電壓檢測器U8輸出控制信號，控制 多路選擇器U2將存儲芯片U7與DSP芯片U6的程序輸入端連接，DSP芯片U6調(diào)入存儲芯 片U7內(nèi)的圖像效果調(diào)整程序，對CCD圖像傳感器U5感應(yīng)的視頻圖像進行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整， 并輸入，從而實現(xiàn)雙模式控制。具體實施時，也可將光敏電阻阻值分為幾個等級，分別通過 MCU控制相應(yīng)的存儲芯 調(diào)入程序，實現(xiàn)多模式控制。
權(quán)利要求
一種多模式攝像機圖像處理電路，包括DSP單元、圖像傳感器單元、CDS/AGC圖像處理單元和輸出單元，圖像傳感器單元采集信號經(jīng)CDS/AGC圖像處理單元取樣放大后，輸入給DSP，經(jīng)過DSP處理后，通過輸出單元輸出，其特征是所述的電路中還包括有可見光采集單元、控制單元和兩個以上存儲有不同圖像效果調(diào)整程序的存儲單元，可見光采集單元的信號輸出端輸出可見光信號給控制單元，控制單元控制與DSP連接的存儲單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式攝像機圖像處理電路，其特征是所述的可見光采集 單元采用光敏電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多模式攝像機圖像處理電路，其特征是所述的控制單 元采用MCU或電子控制開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多模式攝像機圖像處理電路，其特征是所述的存儲單 元采用EEPROM。
5. —種采用如權(quán)利要求1所述的圖像處理電路的圖像處理方法，其特征是所述的方 法包括通過CDS/AGC圖像處理單元對圖像傳感器產(chǎn)生的輸出波形進行取樣保持并放大 后，輸入給DSP， DSP調(diào)用存儲單元內(nèi)存儲的圖像效果調(diào)整程序?qū)DS/AGC圖像處理單元輸 出的圖像信號進行調(diào)整后，經(jīng)輸出單元輸入；兩個以上存儲單元分別存儲有不同的圖像效 果調(diào)整程序，各個存儲單元分別通過控制單元與DSP的程序輸入端連接，可見光采集單元 采集外界可見光，并輸入控制單元，控制單元根據(jù)可見光強度選擇與DSP連接的存儲單元， DSP調(diào)用與之連接的存儲單元內(nèi)的圖像效果調(diào)整程序?qū)DS/AGC圖像處理單元輸出的圖像 信號進行調(diào)整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理方法，其特征是所述的可見光采集單元采用光敏 電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的圖像處理方法，其特征是所述的控制單元采用MCU或 電子控制開關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的圖像處理方法，其特征是所述的存儲單元采用EEPROM。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多模式攝像機圖像處理電路及采用該電路的圖像處理方法，其利用圖像傳感器既能感應(yīng)可見光，又能感應(yīng)紅外線的原理，將DSP單元的不同光強下的不同圖像效果調(diào)整程序分別存儲在不同的存儲單元中，通過可見光采集單元采集外界可見光，并根據(jù)可見光的強度使DSP接通不同的存儲單元，即調(diào)用不同的圖像效果調(diào)整程序，對圖像傳感器采集到的圖像信號進行不同的處理，使得不管在白天還是黑夜，或者其他云霧、灰霾等天氣下都會獲得更加清晰明亮的影像。
文檔編號H04N7/18GK101742109SQ20101004443
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者張力 申請人:張力