濾光鏡自動切換的方法
2023-05-31 07:16:21 1
專利名稱：濾光鏡自動切換的方法
技術領域：
本發明方法涉及攝影、攝像領域，提高照相或攝像機在全天候各種光線條件下的 環境適應性，捕獲到更好的圖片效果，具體涉及用於實現由機器自動切換照相機濾光鏡技 術。
背景技術：
目前，在照相、攝像領域，為了獲得理想的拍攝效果，產生了各種各樣的濾光鏡，例 如偏振鏡、灰度鏡、濾色鏡、UV鏡等等。濾光鏡的安裝方式有永久式安裝和可拆卸式安裝 兩種。對於永久式安裝方式，設備用於特定的環境下，環境光線變化很小，一般情況下不需 要切換濾光鏡；對於可拆卸式安裝方式的應用，最常見的是用於隨身攜帶的設備，需要的時 候，安裝適當的濾光鏡得到想要的拍攝效果。但對於一些專用的攝影/攝像設備，例如交通 道口專門用於拍攝清晰的車輛圖像的設備，由於所處環境比較複雜，環境光線會隨著時間 產生很大的變化，而且設備絕大多數情況下處於無人值守狀態，想要利用某種濾光鏡，卻只 能在某種特定的環境條件下才能達到最理想效果，當環境光線變化之後，例如日夜變化、天 氣變化，光線角度變化，濾光鏡不但不能提高拍攝質量，反而會對拍攝質量產生不利影響。 因此迫切需要一種更加方便的切換濾光鏡的方法，可以在需要的時候，由人遠程操縱或由 控制設備根據環境光線變化發出指令由機器自動切換濾光鏡。
發明內容
為了解決濾光鏡自動切換控制的問題，以保證攝影或攝像設備在全天候光線條件 下均能捕獲到高清晰圖像，發明了濾光鏡自動切換的方法。由包括攝影或攝像設備、驅動電 路、步進電機、安裝支架、擺臂、擺臂軸、濾光鏡等部分構成。濾光鏡自動切換的方法的具體 步驟如下狀態一自動切換濾光鏡放下，遮擋鏡頭步驟，對應說明書附圖31.控制裝置接通電源；2.驅動電路檢查控制線電平狀態；3.當驅動電路檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2 ；4.當驅動電路檢查控制線電平狀態改變；5.控制線電平狀態是低電平；6.步進電機正轉到設定角度；7.擺臂上的濾光鏡放下，遮擋鏡頭；11保存當前狀態，返回步驟2。狀態二 自動切換濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開步驟，對應說明書附圖31控制裝置接通電源；2驅動電路檢查控制線電平狀態；3當驅動電路檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2 ；
4驅動電路檢查控制線電平狀態改變；8.控制線電平狀態是高電平；9.步進電機反轉到設定角度；10.擺臂上的濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開11.保存當前狀態，返回步驟2。控制裝置，即設計一個擺臂，擺臂可繞轉軸轉動，其一端安裝濾光鏡，另一端為一 個齒條，齒條與步進電機轉動軸上的齒輪嚙合，步進電機由驅動電路驅動，驅動電路有兩種 輸入電平輸入或是串行通信口輸入；改變控制線電平狀態高電平或低電平，或通過串口 向驅動電路發送控制命令給驅動電路，驅動電路進行解析後即發出電機驅動信號給步進電 機，驅動步進電機轉動到設定角度，帶動擺臂轉動，擺臂上的濾光鏡隨即改變位置，實現機 器自動切換照相機濾光鏡的目的。控制裝置構成控制裝置由驅動電路、步進電機、安裝支架、擺臂、擺臂軸等部分構 成。控制原理控制線的高電平和低電平分別對應兩種不同的濾光鏡狀態，驅動電路 隨時檢測控制線的狀態，當控制線電平發生變化時，驅動電路根據原狀態，給步進電機發出 正傳或反轉驅動信號，電機轉動，齒輪帶動擺臂齒條，擺臂轉動，擺臂上的濾光鏡狀態隨之 改變，當電機轉動角度達到設定的角度時，驅動電路停止發送電機轉動信號，電機停轉，擺 臂停在特定的位置，驅動電路記憶住新的控制線狀態。具體描述為狀態一電機正轉，帶 動擺臂轉動，將濾光鏡降下，遮擋於照相機鏡頭前。狀態二 電機反轉，帶動擺臂轉動，將濾 光鏡升起，濾光鏡從照相機鏡頭前移開。驅動電路接收上位控制機的控制命令，將控制命令轉換成電機驅動信號，完成對 擺臂狀態的控制，擺臂上安裝有濾光鏡，也就實現對濾光鏡位置的控制。驅動電路可接收的控制命令是多路一即對應多種濾光鏡狀態，每多一路控制信 號，對應的濾光鏡狀態數乘於2 ；串口命令字節控制，最大可允許256種濾光鏡狀態。所述的濾光鏡是偏振鏡、UV鏡、灰度鏡、天光鏡、紅外鏡、彩色濾色鏡中的一種。所述的上位機是指攝影或攝像設備，即發送控制信號或控制命令的控制設備，也 就是用於濾光鏡切換控制裝置的設備或人為操作發出控制命令。一般是照相或攝像機本身 或由其驅動的專用驅動電路，其作用是根據照相或攝像機提供的實時圖像，判斷現場光線 條件環境情況，以決定是否需要切換濾光鏡，當需要切換濾光鏡時，攝影或攝像設備發出控 制指令改變控制線電平狀態或從串行通信口發送控制命令。本發明的濾光鏡切換控制裝置的顯著進步是可以在需要的時候由上位機自動發 出指令進行濾光鏡切換，解決了長期以來存在的攝影或攝像設備在無人值守狀態，不能實 現濾光鏡自動切換控制的問題，以保證攝影或攝像設備在全天候光線條件下均能捕獲到高 清晰圖像。
圖1.濾光鏡切換裝置構成示意圖。圖中濾光鏡I、擺臂II、擺臂軸III、電機固定螺釘IV、支架V、步進電機VI、電源 線VII、驅動電路VIII、電機驅動電纜IV、控制線X、攝影或攝像設備XI。
圖2.濾光鏡的兩種切換狀態。圖中說明採用1路控制線時，濾光鏡的兩種切換狀態狀態一電機正轉，帶動擺 臂轉動，將濾光鏡降下，遮擋於照相機鏡頭前。狀態二 電機反轉，帶動擺臂轉動，將濾光鏡 升起，濾光鏡從照相機鏡頭前移開。圖3.驅動電路工作流程示意圖。
具體實施例方式實施例一在本實施例中，將具體說明在智能交通抓拍中，實現偏振鏡I在線自動切換的應 用實例。在公路治安卡口抓拍應用中，為了能看清楚車輛前排的駕乘人員面部特徵，需要在 鏡頭前加裝偏振鏡I，以減少擋風玻璃反光造成的駕乘人員面部特徵不清楚現象，提高拍攝 的高清圖像的可識別率。但在加裝了偏振鏡I之後，由於偏振鏡I本身對光線有一定的反 射和吸收，會造成環境光線較暗的情況下(如夜間)，畫面整體曝光不足，嚴重影響圖像質 量，所以在環境光線較暗的時候，需要及時將偏振鏡I從鏡頭前移開。採用本發明的濾光鏡自動切換的方法，包括偏振鏡I、擺臂II、擺臂軸III、電機固 定螺釘IV、支架V、步進電機VI、電源線VII、驅動電路VIII、電機驅動電纜IV、控制線X、攝 影或攝像設備XI等部分構成。濾光鏡自動切換的方法的具體步驟如下自動切換偏振鏡I放下，遮擋鏡頭步驟a)控制裝置接通電源；b)驅動電路VI11檢查控制線電平狀態；c)當驅動電路VIII檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2 ；d)當驅動電路VIII檢查控制線電平狀態改變；e)控制線電平狀態是低電平；f)步進電機VI正轉到設定角度；g)擺臂II上的偏振鏡I放下，遮擋鏡頭；h)保存當前狀態，返回步驟2。自動切換濾光鏡I升起，將遮擋鏡頭的偏振鏡I移開步驟1)控制裝置接通電源；2)驅動電路VI11檢查控制線電平狀態；3)當驅動電路VIII檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2 ；
4)驅動電路VI11檢查控制線電平狀態改變；5)控制線電平狀態是高電平；6)步進電機VI反轉到設定角度；7)擺臂II上的偏振鏡I升起，將遮擋鏡頭的偏振鏡I移開8)保存當前狀態，返回步驟2。在本實施例一中，攝影或攝像設備XI為AG-200ICAD網警高清抓拍一體機(雲南 金隆偉業電子有限公司設計製造)，其具有四路IO輸出口，其中一路被用於輸出環境光狀 態，當環境光照度低於某值(Gl)時，Gl代表環境光照度值，該值依具體環境光線切換濾光 鏡的設定，其輸出電平為高；反之，當環境光照度高於某值(G2)時，其輸出電平為低。濾光鏡切換裝置的控制線即連接到此輸出口，該裝置安裝在AG-200ICAD網警高清抓拍一體機 一旁，濾光鏡I剛好位於鏡頭前，從而形成一套可根據環境光變化自動切換偏振鏡I的抓拍 系統。環境較亮時，相機輸出低電平，偏振鏡I降下，遮擋於鏡頭前，有效去除車輛擋風玻璃 的反光；環境光線較暗時，相機輸出高電平，偏振鏡I升起，從鏡頭前移開，增加曝光量，從 而兼顧了各種環境照度下的圖像質量。實施例二在本實施例二中，採用本發明的濾光鏡自動切換的方法，將具體說明在使用2根 控制線的情況下，實現3片濾光鏡在線自動切換的應用實例。在2控制線的情況下，控制線 的狀態共有四種狀態1 (U)——線1高電平、線2高電平；狀態2 (10)——線1高電平、線 2低電平；狀態3(01)——線1低電平、線2高電平；狀態4(00)——線1低電平、線2低電 平；狀態1對應濾光鏡1號，狀態2對應濾光鏡2號，狀態3對應濾光鏡3號，狀態4對應無 濾光鏡。當電機驅動電路VIII檢測到控制線狀態發生變化時，發出電機驅動信號，驅動步 進電機VI轉動到設定的角度，帶動擺臂II將對應的濾光鏡I轉動到鏡頭前，即可達到切換 濾光鏡I的目的。狀態1到4對應的具體濾光鏡種類可根據實際需要進行選擇。其它內容 同實施例一，不再贅述。實施例三在本實施例三中，採用本發明的濾光鏡自動切換的方法，將具體說明在使用串行 通信口進行控制的情況下，實現多片濾光鏡在線自動切換的應用實例。在使用串行通信口 進行控制的情況下，攝影或攝像設備XI發送給驅動電路的指令幀由多個字節數據組成，其 中一個字節作為命令字節，表示濾光鏡的狀態狀態1——命令為01，對應第1號濾光鏡；狀 態2——命令字節為02，對應第2號濾光鏡；……狀態256——命令字節為256，對應第256 號濾光鏡。電機驅動電路VIII接收到的命令即表示將對應的濾光鏡I轉動到鏡頭前，當前 一次命令與當前接收到的命令相同時，表示保持原狀態不變，當電機驅動電路VIII接收到 命令與上一次收到的命令不一樣時，發出電機驅動信號，驅動步進電機VI轉動到設定的角 度，帶動擺臂II將對應的濾光鏡I轉動到鏡頭前，即可達到切換濾光鏡I的目的。命令1 到256對應的具體濾光鏡種類可根據實際需要進行選擇。其它內容同實施例一，不再贅述。
權利要求
濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，由攝影或攝像設備、驅動電路、步進電機、安裝支架、擺臂、擺臂軸、濾光鏡構成，濾光鏡自動切換的方法的具體步驟如下狀態一自動切換濾光鏡放下，遮擋鏡頭步驟，(1)控制裝置接通電源；(2)驅動電路檢查控制線電平狀態；(3)當驅動電路檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2；(4)當驅動電路檢查控制線電平狀態改變；(5)控制線電平狀態是低電平；(6)步進電機正轉到設定角度；(7)擺臂上的濾光鏡放下，遮擋鏡頭；(8)保存當前狀態，返回步驟2；狀態二自動切換濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開步驟，(1)控制裝置接通電源；(2)驅動電路檢查控制線電平狀態；(3)當驅動電路檢查控制線電平狀態未改變，則返回步驟2；(4)驅動電路檢查控制線電平狀態改變；(5)控制線電平狀態是高電平；(6)步進電機反轉到設定角度；(7)擺臂上的濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開(8)保存當前狀態，返回步驟2。
2.如權利要求1所述的濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，所述的驅動電路輸入是 電平輸入，改變控制線電平狀態高電平或低電平，驅動電路進行解析後即發出電機驅動信 號給步進電機，驅動步進電機轉動到設定角度，帶動擺臂轉動，擺臂上的濾光鏡隨即改變位 置，實現機器自動切換濾光鏡。
3.如權利要求1所述的濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，所述的驅動電路輸入是通 過串口向驅動電路發送控制命令給驅動電路，驅動電路進行解析後即發出電機驅動信號給 步進電機，驅動步進電機轉動到設定角度，帶動擺臂轉動，擺臂上的濾光鏡隨即改變位置， 實現機器自動切換濾光鏡。
4.如權利要求1所述的濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，所述的驅動電路可接收的 控制命令是電平信號，最少採用1路一即對應兩種濾光鏡狀態，狀態一自動切換濾光鏡 放下，遮擋鏡頭；狀態二自動切換濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開。
5.如權利要求1所述的濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，所述的驅動電路可接收的 控制命令是多路一即對應多種濾光鏡狀態，每多一路控制信號，對應的濾光鏡狀態數乘 於2 ；串口命令字節控制，最大可允許256種濾光鏡狀態。
6.如權利要求1所述的濾光鏡自動切換的方法，其特徵是，所述的濾光鏡是偏振鏡、UV 鏡、灰度鏡、天光鏡、紅外鏡、彩色濾色鏡中的一種。
全文摘要
濾光鏡自動切換的方法，包括攝影或攝像設備、驅動電路、步進電機、安裝支架、擺臂、擺臂軸、濾光鏡等部分構成。濾光鏡自動切換的方法的具體步驟如下狀態一自動切換濾光鏡放下，遮擋鏡頭；狀態二自動切換濾光鏡升起，將遮擋鏡頭的濾光鏡移開；由上位機自動發出指令進行濾光鏡切換，解決了長期以來存在的攝影或攝像設備在無人值守狀態，不能實現濾光鏡自動切換控制的問題，以保證攝影或攝像設備在全天候光線條件下均能捕獲到高清晰圖像。
文檔編號H02P8/20GK101963739SQ20101026033
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者卿躍, 王 華 申請人:雲南金隆偉業電子有限公司