專利名稱：融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能交通技術領域，具體地說，是涉及一種采用紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)。
背景技術：
電子警察系統(tǒng)在實際的應用中，由于夜晚的環(huán)境光線很不理想，圖片質量往往較差，基本上看不清車牌，更別說識別車牌號碼、顏色以及進行相應的違法判斷分析。補光燈的應用恰恰解決了這一問題。在智能交通領域，LED補光燈的主要作用就是給車牌進行補光。補光技術的應用大大的提升了電子警察系統(tǒng)的夜間車牌識別率。在實際的電子警察夜間補光應用中，亮度太低則看不清停車線、違法環(huán)境，造成圖像不容易識別。為了能夠看清更多細節(jié)，例如人臉，車道線等，這就要求提高LED補光燈的売度，然而売度的提聞將會引起一系列的矛盾在売度過聞的情況下車牌容易曝光；過聞的亮度會對司機產生影響；高亮度帶來更多的熱量，影響燈的壽命。目前紅外照明技術雖然發(fā)展比較快，但未能在國內電子警察領域廣泛應用，最主要原因就是國內車牌是多顏色的車牌，車牌識別同時也要求對車牌顏色的識別，這就要求夜間抓拍機不能使用黑白模式，但是彩色模式的應用又使得所抓拍的圖片有著明顯的偏紅色，甚至是明顯的紅爆，這會直接影響夜間車牌識別率。

實用新型內容本實用新型提供了一種采用紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，解決了夜間車牌識別率低的技術問題。為了解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)一種融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，包括圖像補光單元、圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和中心管理單元，所述圖像補光單元為紅外光與可見光混合型補光燈，所述補光燈包括LED燈珠模塊、步進電機調節(jié)模塊、智能控制模塊以及照度傳感器；其中，智能控制模塊通過照度傳感器采集環(huán)境亮度，控制LED燈珠模塊的工作狀態(tài)，所述智能控制模塊與圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元通訊，智能控制模塊通過步進電機調節(jié)模塊調節(jié)LED燈珠模塊形成的光斑形態(tài)。為了降低紅爆，使目標景物的輪廓和線條清晰可見，所述LED燈珠模塊的紅外LED光源采用波長為750-850nm的紅外LED光源。優(yōu)選的，所述LED燈珠模塊為陣列式白光LED光源和紅外LED光源。進一步的，所述圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元包括智能高清攝像機，所述智能高清攝像機包括濾光片切換模塊、圖像傳感器、圖像處理模塊、圖像分析模塊、系統(tǒng)管理模塊以及供電的電源模塊，所述圖像傳感器采集濾光片切換模塊的濾光片濾光后的圖像，通過圖像處理模塊對采集圖像進行偏色校正后傳輸至圖像分析模塊和系統(tǒng)管理模塊。為了使之能高清相機獲取比較理想的圖像質量，將相機在晚上和白天分別使用不同的濾光片工作，所述濾光片切換模塊中的濾光片包括紅外截止濾光片和帶通濾光片。優(yōu)選的，所述帶通濾光片為允許波長為750_850nm的紅外光和白光通過的濾光片。優(yōu)選的，所述圖像采集采集與數(shù)據(jù)分析單元還包括高清鏡頭和防護罩。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括交換機和光纖收發(fā)器。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的電子警察系統(tǒng)可方便的對補光燈進行控制，混合型補光燈內置照度感光器，根據(jù)光照條件分析真實照度，自動控制開關，自動調節(jié)燈的亮度。用人眼不可見的紅外光光源使目標的輪廓和線條清晰可見；用恰當?shù)募儼坠庠词鼓繕说纳瓤梢员孀R，給攝像機的圖像傳感器配上合適的濾光片，使整體成像效果達到最佳。既可解決LED燈過亮產生的影響，又可解決紅外燈補光出現(xiàn)偏色、紅爆的現(xiàn)象，相機在彩色模式下的夜間圖片整體質量有較大的改善，有效的保證了車牌識別率。紅外功能使得攝像機光線分布均勻，改善攝像機的性能，使其在夜間場景中產生更佳的圖像效果。同時，可避免電子閃光燈、鹵素燈等戶外照明設備太強的光照在夜間干擾司機的視覺?；旌闲脱a光燈對人眼無閃爍感，且光線柔和、不刺眼，夜間不會影響司機視覺，符合交通管理的需要，同時還城市一個潔凈的夜空。結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

圖1是本實用新型具體實施例的現(xiàn)場應用示意圖；圖2是本實用新型具體實施例的系統(tǒng)框圖；圖3是本實用新型具體實施例圖像補光單元的補光燈的原理框圖；圖4是本實用新型具體實施例圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元的原理框圖；圖5是本實用新型具體實施例的系統(tǒng)功能流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)有電子警察系統(tǒng)為了能夠提高車牌識別率，一般采用如下兩種方式(I)提高補光燈的亮度，但是，補光燈亮度過高易導致車牌容易曝光；過高的亮度會對司機產生影響；高亮度帶來更多的熱量，影響燈的壽命等問題。(2)采用紅外補光燈，但是，會導致抓拍的圖片有著明顯的偏紅色，甚至是明顯的紅爆，這會直接影響夜間車牌識別率。因而，本實用新型針對上述問題提出了一種融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明參見圖1、5所示，采用紅外光與可見光混合型補光燈進行補光，可顯示目標景物的輪廓和線條，使之達到清晰如同白晝的效果，另加以微弱的白光補充色度，使夜間景物顏色達到肉眼可辨識的程度，符合交通管理部門的需要，再配以改進的智能高清攝像機濾光片，使攝像機白晝夜間都能正常發(fā)揮其高清的作用。如圖2所示，融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)包括圖像補光單元、圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和中心管理單元。下面對各個單元進行分別介紹1、圖像補光單元如圖3所示圖像補光單元主要包括紅外光與可見光混合型補光燈以及萬向節(jié)、抱箍等配件。其中，混合型補光燈包括LED燈珠模塊、步進電機調節(jié)模塊、智能控制模塊以及照度傳感器。其中，智能控制模塊通過照度傳感器采集環(huán)境亮度，控制LED燈珠模塊的工作狀態(tài)，智能控制模塊與圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元通訊，智能控制模塊通過步進電機調節(jié)模塊調節(jié)LED燈珠模塊形成的光斑形態(tài)。(I)LED燈珠模塊采用高密度陣列式白光LED光源與紅外LED光源，發(fā)光強度高，亮度均勻，不刺眼，清晰地看清車牌以及車輪廓。紅外LED光源采用750nm-850nm波段紅外補光，可降低紅爆，使目標景物的輪廓和線條清晰可見；白光LED光源為正白光色燈芯，功耗低，壽命長，衰減小，用以補充色度，使夜間景物顏色及車牌達到肉眼可辨識的程度。(2)步進電機調節(jié)模塊通過步進電機可精確調整透鏡與光源的位置，通過485協(xié)議可遠程控制光斑形態(tài)，LED燈杯的角度從5度到120度連續(xù)可調。大大提高對車輛的照明效果。(3)智能控制模塊主要采用單片機作為控制模塊的CPU，實現(xiàn)以下功能I)視頻同步的脈沖控制功能光源發(fā)光與攝像機的電子快門同步，只在相機進行抓拍時光源才曝光。這樣在減少光污染的同時，顯著提高了 LED的發(fā)光效率，大大的降低了補光燈的功耗，提升了補光燈的壽命。2)遠程控制功能包括亮度、照度參數(shù)在內的參數(shù)等均可以通過遠程修改；可與攝像機協(xié)調，根據(jù)抓拍圖像自動調整亮度。3)針對高清攝像機低幀率優(yōu)化功能內部對輸入同步信號進行倍頻輸出，減少閃爍感；也可以在平時輸出低亮度的長亮光線，在高清攝像機給出抓拍信號后提供一次或多次高亮度脈沖照明，減少對人眼刺激，不影響行車安全。4)交流同步輸出功能可以和交流電源相位同步或者移相閃爍，并輸出同步控制信號給高清攝像機，使高清攝像機圖像不隨路燈和信號燈的閃爍而閃爍。且可改善紅燈在夜間發(fā)黃的現(xiàn)象。(4)照度傳感器在環(huán)境亮度低于設定值的時候自動開啟照明，內部有防眩光設計，不會因通過車輛的大燈照射而熄滅。也可設定在白天也開啟照明，提高逆光情況下拍照效果。2、圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元如圖4所示，圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元主要包括智能高清相機、防護罩、高清鏡頭。智能高清相機內含濾光片切換模塊、圖像傳感器、圖像處理模塊(FPGA)、圖像分析模塊(DSP)、系統(tǒng)管理模塊(ARM)、電源模塊。圖像傳感器采集濾光片切換模塊的濾光片濾光后的圖像，通過圖像處理模塊對采集圖像進行偏色校正后傳輸至圖像分析模塊和系統(tǒng)管理模塊。(I)濾光片切換模塊根據(jù)補光燈是否開啟控制濾光片的切換，從而使相機獲取比較理想的圖像質量。能夠讓相機晚上和白天分別使用不同的濾光片工作當白天的光線充分時，電路控制板驅使切換模塊切換到紅外截止濾光片工作，圖像傳感器還原出真實彩色，當夜間光線不足時，切換到帶通濾波片，帶通濾光片為允許波長為750-850nm的紅外光和白光通過的濾光片，能夠感應晚上紅外燈和白光燈的輔光，使圖像傳感器充分利用輔光，從而大大提高了攝像機的夜間性能，整個畫面清晰自然。(2)圖像傳感器混合補光后，圖像傳感器采集到圖像會有偏色現(xiàn)象，本是實施例選用的傳感器具有一定的色彩還原功能，經過模數(shù)轉換電路后，輸出RAW數(shù)據(jù)給圖像處理模塊(FPGA)。(3)圖像處理模塊(FPGA):采用ISP算法，能夠較好的校正偏色問題，校正后的圖片能夠滿足車牌顏色識別等需求。所述偏色校正主要通過以下校正方法實現(xiàn)I)靜態(tài)白平衡不同光源照射到物體上的色溫不同，導致圖像顏色偏色，需要通過白平衡來校正。采用基于灰色世界法GW和全反射理論算法PR，衍生出校正算法，能夠對偏色有較好的校正。2)顏色校正通過color matrix對插值后偏色的像素進行校正。3) Gamma校正校正亮度、校正色偏。(4)圖像分析模塊(DSP):具有視頻分析的相關功能，車牌識別、各種違法事件的檢測闖紅燈檢測、壓實線、違法變道、不按車道行駛、逆行、交通流、視頻測試、視頻回傳、綠燈過車檢測等功能。(5)相機系統(tǒng)管理模塊(ARM);完成整個相機模塊之間的通信，對外接口實現(xiàn)等功倉泛。(6)電源模塊提供整個相機系統(tǒng)各電路所用電源。3、數(shù)據(jù)傳輸單元數(shù)據(jù)傳輸單元完成智能高清攝像機與中心管理單元的數(shù)據(jù)交互，主要包括交換機、光纖收發(fā)器。4、中心管理單元中心管理單元包括中心服務器。綜上所述，本實用新型很好的解決了 LED燈過亮產生的影響，又可解決紅外燈補光出現(xiàn)偏色的現(xiàn)象，相機在彩色模式下的夜間圖片整體質量有較大的改善，有效地保證了車牌識別率。當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，包括圖像補光單元、圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和中心管理單元，其特征在于所述圖像補光單元為紅外光與可見光混合型補光燈，所述補光燈包括LED燈珠模塊、步進電機調節(jié)模塊、智能控制模塊以及照度傳感器；其中，智能控制模塊通過照度傳感器采集環(huán)境亮度，控制LED燈珠模塊的工作狀態(tài)，所述智能控制模塊與圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元通訊，智能控制模塊通過步進電機調節(jié)模塊調節(jié)LED燈珠模塊形成的光斑形態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述 LED燈珠模塊的紅外LED光源采用波長為750-850nm的紅外LED光源。
3.根據(jù)權利要求1所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述 LED燈珠模塊為陣列式白光LED光源和紅外LED光源。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元包括智能高清攝像機，所述智能高清攝像機包括濾光片切換模塊、圖像傳感器、圖像處理模塊、圖像分析模塊、系統(tǒng)管理模塊以及供電的電源模塊， 所述圖像傳感器采集濾光片切換模塊的濾光片濾光后的圖像，通過圖像處理模塊對采集圖像進行偏色校正后傳輸至圖像分析模塊和系統(tǒng)管理模塊。
5.根據(jù)權利要求4所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述濾光片切換模塊中的濾光片包括紅外截止濾光片和帶通濾光片。
6.根據(jù)權利要求5所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述帶通濾光片為允許波長為750-850nm的紅外光和白光通過的濾光片。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng),其特征在于 所述圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元還包括高清鏡頭和防護罩。
8.根據(jù)權利要求1所述的融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括交換機和光纖收發(fā)器。
專利摘要本實用新型公開了一種融合紅外和可見光補光的電子警察系統(tǒng)，包括圖像補光單元、圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和中心管理單元，所述圖像補光單元為紅外光與可見光混合型補光燈，所述補光燈包括LED燈珠模塊、步進電機調節(jié)模塊、智能控制模塊以及照度傳感器；其中，智能控制模塊通過照度傳感器采集環(huán)境亮度，控制LED燈珠模塊的工作狀態(tài)，所述智能控制模塊與圖像采集與數(shù)據(jù)分析單元通訊，智能控制模塊通過步進電機調節(jié)模塊調節(jié)LED燈珠模塊形成的光斑形態(tài)。本實用新型既可解決LED燈過亮產生的影響，又可解決紅外燈補光出現(xiàn)偏色的現(xiàn)象，相機在彩色模式下的夜間圖片整體質量有較大的改善，有效的保證了車牌識別率。
文檔編號G03B15/05GK202887451SQ20122055435
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者郝旭寧, 陳維強, 劉微, 裴雷, 劉韶, 蓋建 申請人:青島海信網絡科技股份有限公司