基于DPS技術(shù)的日夜型攝像機的研制

隨著(zhù)安防監控市場(chǎng)的發(fā)展，單純進(jìn)行白天監控的攝像機已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。這種情況下能夠同時(shí)對白天和夜晚進(jìn)行監控的攝像機也就應運而生了?？谇笆袌?chǎng)上所出現的日夜型攝像機都是通過(guò)在夜晚加裝紅外燈來(lái)達到夜晚監控的目的，而且白天和夜晚兩種模式不能進(jìn)行自動(dòng)切換?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/DPS">DPS技術(shù)攝像機的傳感器有一特殊功能，就是通過(guò)判斷進(jìn)入傳感器的光照度，能夠提供給處理器白天／夜晚的信號。通過(guò)自動(dòng)控制電路利用此信號可以控制濾光片驅動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此方案具有設計成本小、系統工作穩定等優(yōu)點(diǎn)。 

1 系統運行原理

系統結構如圖1所示，DPS攝像機通過(guò)傳感器芯片獲取光信號，從而根據設定的閾值來(lái)判斷白天／夜晚模式，這里傳感器對光照度判斷的閾值我們可以通過(guò)OSD菜單對它進(jìn)行設置。這樣就可以針對不同的環(huán)境來(lái)設置不同的閾值使得攝像機能夠運行更平穩，不至于出現誤動(dòng)作。攝像機的GPIO口會(huì )輸出一個(gè)從高電平到低電平的轉換信號給自動(dòng)控制電路，自動(dòng)控制電路根據從攝像機輸出的信號來(lái)驅動(dòng)濾光片開(kāi)關(guān)轉動(dòng)，使得開(kāi)關(guān)能自動(dòng)調節到合適的鏡片，最人限度地保證進(jìn)光量。此外存攝像機內部也提供了檢測程序，一旦攝像機進(jìn)入夜晚模式，可根據用戶(hù)的要求自動(dòng)把圖像轉換為黑白圖像，以增加圖像的清晰度；同時(shí)在攝像機中加入圖像增強去躁功能，當進(jìn)入夜晚模式下，這個(gè)功能能夠更好的發(fā)揮作用。

2 系統硬件設計

2.1 濾光片驅動(dòng)開(kāi)關(guān)

系統的硬件設計的主要任務(wù)就是為濾光片驅動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)設計驅動(dòng)電路，為此，我們先要了解驅動(dòng)開(kāi)關(guān)的要求，其實(shí)例圖片如圖2所示，它是有一個(gè)電機來(lái)控制兩個(gè)濾光片的自動(dòng)切換，在白天模式下，使用如圖右邊的紅外濾光片，在夜晚模式下，開(kāi)關(guān)會(huì )切換到左邊的增透鏡片，可以最大限度的增加進(jìn)光量。電機只需要DC3.3V／50mA的驅動(dòng)條件。并且器件符合國際環(huán)保Rohs標準。

2.2 驅動(dòng)電路設計

當DPS攝像機監控的環(huán)境由白天轉入夜晚時(shí)，處理器的GPIO口會(huì )輸出一個(gè)從高電平到低電平的一個(gè)轉換，然后保持在低電平；同理，當環(huán)境由夜晚模式轉入白天模式時(shí)，GPIO口也會(huì )出現一個(gè)從低電平到高電平的轉換。利用GPIO口電平的這種變換，來(lái)驅動(dòng)一個(gè)濾光片開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行來(lái)回切換。如圖3所示，攝像機輸出的信號從IN口輸入，首先經(jīng)過(guò)Q1使信號翻轉，然后通過(guò)兩個(gè)比較器對信號進(jìn)行比較，使得在IN信號在發(fā)生轉換的時(shí)候，從比較器輸出的兩路信號有一個(gè)寬度壓差。最后通過(guò)4個(gè)MOS管驅動(dòng)濾光片開(kāi)關(guān)。4個(gè)MOS管成互補方式，在任一時(shí)刻只有兩個(gè)工作，保證濾光片開(kāi)關(guān)的正反轉工作。

在驅動(dòng)電路中，使用單電源供電，電源輸入使用DC12V，使用兩個(gè)DC-DC轉換模塊LM7805、LT1086CT-3.3，最終使電壓穩定在3.3V。圖中所有的V+均為3.3V。

從夜晚模式轉到白天模式的輸出如圖4所示。輸出一個(gè)寬度約為500ms的矩形脈沖，驅動(dòng)濾光片開(kāi)關(guān)翻轉，使得鏡片調節到紅外濾光片；同理，如果是從白天模式轉換為夜晚模式，輸出的寬度相同，但極性相反，使開(kāi)關(guān)向反方向轉動(dòng)。

3 系統軟件的設計

系統的軟件部分包括對系統的初始化，進(jìn)行圖像的增強去躁功能等，進(jìn)而增加夜晚模式時(shí)圖像的清晰度。其結構流程圖如圖5所示，系統的初始化工作包括系統增益、系統轉換延時(shí)等，其具體沒(méi)置如下列的語(yǔ)句：

初始化完成后轉入檢測用戶(hù)是否設置在黑夜模式時(shí)轉化為黑白模式，缺省值為彩色模式；然后檢測用戶(hù)設置的白天／夜晚模式的閾值，并對閾值進(jìn)行判斷，如果小于閾值則認為系統進(jìn)入黑夜模式，自動(dòng)調用圖像增強去躁程序，如果大于此閾值，則系統處于白天模式。

其中圖像增強去跺程序是系統進(jìn)入黑夜模式，系統圖像出現噪聲，雪花點(diǎn)增多增大，圖像邊沿模糊等情況出現時(shí)，對圖像進(jìn)行優(yōu)化而編寫(xiě)的代碼，具體采用眾數濾波方式來(lái)去除圖像噪聲，眾數濾波就是用眾數值取代原來(lái)的灰度值，其優(yōu)點(diǎn)是去躁的同時(shí)又可以較好的保留并銳化邊緣部分。相比較中值濾波，均值濾波等去躁效果較好；此外采取微分銳化來(lái)對圖像進(jìn)行優(yōu)化。

4 結束語(yǔ)

通過(guò)對系統進(jìn)行測試，已經(jīng)能夠應用于實(shí)際工程?；趯ο到y不斷優(yōu)化的考慮，擬對系統的硬件進(jìn)行優(yōu)化，把目前的濾光片開(kāi)關(guān)的機械裝置更換為電子類(lèi)型，以增加其使用壽命和穩定性；同時(shí)對系統圖像增強程序的算法進(jìn)一步優(yōu)化，使用更高效，效果更明顯的算法。