一种互补金属氧化物半导体摄像机及其补光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频监控领域，特别涉及一种互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)摄像机及其补光方法。
【背景技术】
[0002]随着CMOS加工工艺的改进和提高，并考虑到CMOS的价格优势，在视频监控领域中，采用CMOS图像传感器(Sensor)的CMOS摄像机得到了越来越广泛的应用。
[0003]为了提高成像效果，在某些情况下，会需要对CMOS摄像机进行补光，现有技术中，通常采用常亮补光灯来对CMOS摄像机进行补光。
[0004]也就是说，在补光灯开启之后，到关闭之前，其将一直处于点亮状态，而在实际应用中，其实是不需要时时刻刻均对CMOS摄像机进行补光的，真正需要补光的只是某些特定时刻，相应地，则会导致补光效率低下，并降低了补光灯的使用寿命。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种CMOS摄像机及其补光方法，能够提高补光效率和延长补光灯的使用寿命。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]一种CMOS摄像机的补光方法，所述CMOS摄像机为采用卷帘快门曝光方式的CMOS摄像机，包括:
[0008]获取帧间隔时间以及每行像素的曝光时间；
[0009]根据获取到的信息确定出频闪周期；
[0010]按照所述频闪周期以及预先设定的占空比，利用补光灯为每帧图像进行补光，所述占空比大于O且小于I。
[0011]一种CMOS摄像机，所述CMOS摄像机为采用卷帘快门曝光方式的CMOS摄像机，包括:补光控制模块和补光灯；
[0012]所述补光控制模块，用于获取帧间隔时间以及每行像素的曝光时间；根据获取到的信息确定出频闪周期；按照所述频闪周期以及预先设定的占空比，控制所述补光灯为每帧图像进行补光，所述占空比大于O且小于I。
[0013]可见，采用本发明所述方案，补光灯无需一直处于点亮状态，而是仅在需要时才处于点亮状态，其它时间则处于关闭状态，从而提高了补光效率，而且减少了补光灯的功耗和发热等，延长了补光灯的使用寿命等。
【附图说明】
[0014]图1为现有卷帘快门曝光方式示意图。
[0015]图2为本发明CMOS摄像机的补光方法实施例的流程图。
[0016]图3为现有每帧图像数据的输出波形示意图。
[0017]图4为本发明补光方式示意图。
[0018]图5为本发明CMOS摄像机实施例的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]CMOS摄像机的曝光方式通常分为以下两种:全局快门(Global Shutter)和卷帘快门(Rolling Shutter)。在实际应用中，大多数的CMOS摄像机都会采用卷帘快门曝光方式。
[0020]图1为现有卷帘快门曝光方式示意图。如图1所示，清除电荷和读出电荷并行工作，对于每行像素，读出电荷(Read Time)和清除电荷(Reset Time)的时间差即为曝光时间(Exposure Time);对于任一像素，电荷数据的清零和读出都是串行的，因此清零、曝光、读出也只能逐行顺序进行。
[0021]本发明所述方案即主要适用于采用卷帘快门曝光方式的CMOS摄像机。
[0022]为了使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步的详细说明。
[0023]图2为本发明CMOS摄像机的补光方法实施例的流程图。如图2所示，包括以下步骤:
[0024]步骤21:获取帧间隔时间以及每行像素的曝光时间；
[0025]步骤22:根据获取到的信息确定出频闪周期；
[0026]步骤23:按照确定出的频闪周期以及预先设定的占空比，利用补光灯(频闪灯)为每帧图像进行补光，所述占空比大于O且小于I。
[0027]假设CMOS摄像机的帧率为25fps，那么，帧间隔时间即为l/25=40ms。
[0028]巾贞间隔时间可表示为:F*Tpixclk,每行像素的曝光时间可表示为:S*Tpixclk。
[0029]其中，Tpixclk表示输出一个像素点的时钟周期。
[0030]F和S均为正整数，且F>S，F和S的具体取值均根据CMOS摄像机的实际工作参数等而定。
[0031]另外，假设补光灯的占空比为25%，点亮时间为X，那么，补光灯的频闪周期即为:X + 3X=4Xo
[0032]基于上述介绍，所述根据获取到的信息确定出补光灯的频闪周期的方式可如下所
/Jn ο
[0033]I) F和S之间非互质(即存在除I之外的其它公约数)
[0034]这种情况下，可求取F和S之间的最大公约数Tl，即有:G⑶(F，S) =Tl，G⑶()表示求取最大公约数；
[0035]从Tl的各因数中选定一个因数，计算所选定的因数与Tpixclk的乘积，将计算结果作为频闪周期，具体选择哪个因数可根据实际需要而定。
[0036]举例说明:
[0037]假设Tl的取值为10，而10的因数包括:1、2、5和10，那么，可将l*Tpixclk、2*Tpixclk、5*Tpixclk以及10*Tpixclk中的一个作为频闪周期。
[0038]2)F和S之间互质
[0039]对于这种情况，可采用以下两种处理方式。
[0040]方式一
[0041]对S的取值进行微调，使得微调后的S和F之间非互质，并获取F和微调后的S之间的最大公约数T2 ;所述微调即指调整幅度较小，而且可以是向大调整，也可以是向小调整；
[0042]从T2的各因数中选定一个因数，计算所选定的因数与Tpixclk的乘积，将计算结果作为频闪周期。
[0043]T2和Tl可能相同，也可能不同。
[0044]方式二
[0045]从位于F-B到F之间的各正整数中选定一个与S之间非互质的正整数Fl，B为正整数，且B〈F，B*TpiXclk为每帧图像中的帧消隐时间，并获取Fl和S之间的最大公约数T3，即有:GCD (FI, S) =T3 ；
[0046]从Τ3的各因数中选定一个因数，计算所选定的因数与Tpixclk的乘积，将计算结果作为频闪周期。
[0047]如果位于F-B到F之间的各正整数中与S之间非互质的正整数的个数大于1，那么可随机选择一个作为Fl。
[0048]Τ3和Τ2可能相同，也可能不同；同样，Τ3和Tl可能相同，也可能不同。
[0049]图3为现有每帧图像数据的输出波形示意图。如图3所示，帧消隐期间的数据本质上是无效数据。
[0050]在确定出频闪周期之后，可根据频闪周期以及预先设定的占空比，利用补光灯为每帧图像进行补光。
[0051]本发明所述方案中的占空比需要大于O且小于1，如果等于0，则相当于未进行补光，如果等于1，则相当于现有技术中的常亮补光方式。
[0052]图4为本发明补光方式示意图。补光灯在工作电压、工作电流和点亮时间均相同的状态下，每次点亮的能量都相同，为每行像素贡献的补光能量也都相同。
[0053]另外，理论上来将，针对每帧图像，可一直按照本发明所述的方式进行补光，即从该帧图像的第一行曝光开始到该帧图像结束，按照确定出的频闪周期以及预先设定的占空t匕，利用补光灯为该帧图像进行补光。
[0054]但是，考虑到帧消隐期间是不需要进行补光的，因此为了节省能量等，可针对每帧图像，分别进行如下处理:从该帧图像的第一行曝光开始到Fl*Tpixclk的时段内，按照确定出的频闪周期以及预先设定的占空比，利用补光灯为该帧图像进行补光，在剩余时段内，关闭补光灯。
[0055]所述补光灯通常为发光二极管(LED, Light Emitting D1de)灯。
[0056]基于上述介绍，图5为本发明CMOS摄像机实施例的组成结构示意图。如图5所示，包括:补光控制模块和补光灯；
[0057]补光控制模块，用于获取帧间隔时间以及每行像素的曝光时间；根据获取到的信息确定出频闪周期；按照所述频闪周期以及预先设定的占空比，控制补光灯为每帧图像进行补光，所述占空比大于O且小于I。
[0058]其中，
[