一种具有增强透雾功能的监拍装置及监拍方法与流程

1.本发明涉及视频监控的技术领域，具体涉及一种具有增强透雾功能的监拍装置和方法。


背景技术：

2.随着经济、社会的发展，电网规模日益增长，输电线路防护、运维面临的压力和挑战也越来越大。监拍装置在输电领域的应用，解决了当前输电线路巡视面临的环境复杂、人员需求量大、维护成本高、效率低等问题，实现输电线路的可视化、运维智能化。随着输电行业的智能化程度的不断提高，其对可视化设备复杂环境（雾天、雨天、夜间等）中运行稳定性、可靠性提出了更高的需求，其中，智能监拍装置的透雾功能、ai功能变得尤为重要，且在海事边防、输配电、水利等行业市场前景广阔。
3.目前大多数具有透雾功能的监拍装置采用“电子透雾”或“光学透雾”等方式实现。其中电子透雾，采购图像增强或智能处理等方式，从软件层面进行成像效果的优化，实际效果有限；光学透雾方案采用定制化光学镜头进行光线过滤，使具有将强雾气透过能力的红外光进入，从而达到一定的透雾效果，但此方案成本较高，不利于大范围推广应用。
4.综上，现需要设计一种具有增强透雾功能的监拍装置和方法来解决现有技术中上述的问题。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术中问题，本发明提供了一种具有增强透雾功能的监拍装置及监拍方法，解决了传统透雾镜头的透雾效果有限的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有增强透雾功能的监拍装置，包括：镜头组件，其前端设置光学镜头用于采集图像信息；透雾模块，其与所述镜头组件连接；感雾模块，其设于所述镜头组件的视场范围内，用于采集该视场范围内的天气信息；控制模块，其包括mcu单元、cis单元和ai单元；所述mcu单元与所述镜头组件、透雾模块和感雾模块通信连接，所述mcu单元用于接收所述图像信息和天气信息，并根据天气信息控制所述透雾模块的启停；所述ai单元分别与所述cis单元和所述mcu单元通信连接，所述ai单元用于智能识别经透雾处理后的图像数据。
7.在本发明的一些实施例中，所述感雾模块包括超声波单元和温湿度传感器；所述超声波单元与所述mcu单元通信连接将采集的空气透过率发送到所述mcu单元；所述温湿度传感器与所述mcu单元通信连接将采集的温度数据和湿度数据发送到所述mcu单元。
8.在本发明的一些实施例中，所述cis单元设有cmos图像传感器，所述cmos传感器与所述透雾模块连接，用于将图像信息转换为电信号。
9.在本发明的一些实施例中，所述ai单元与所述cmos图像传感器通过mipi连接；所述ai单元对所述电信号进行识别，进一步实现透雾功能；具备数据采集、处理，以及图像透雾智能处理等功能。
10.在本发明的一些实施例中，所述控制模块还包括通信单元，所述通信单元采用4g、5g、wifi、gprs中的一种或多种。
11.在本发明的一些实施例中，所述透雾模块包括cut切换器、ir滤光片、透雾滤光片，其中所述ir滤光片和透雾滤光片均设置于所述cut切换器上，所述cut切换器与所述控制模块通信连接。
12.在本发明的一些实施例中，所述ir滤光片的波长范围为可见光波段；所述透雾滤光片的波长范围是：800-960nm。
13.在本发明的一些实施例中，所述监拍装置还设有补光单元，所述补光单元采用波长为940nm的光源，所述补光单元与所述控制模块通信连接；所述光源具有较强的透雾能力，对环境中的红外光进行补偿。
14.在本发明的一些实施例中，所述监拍装置还设有加热单元，其固定设于所述光学镜头的边缘位置，所述加热单元与所述控制模块通信连接；用于消除水汽凝结对设备成像效果的影响。
15.在本发明的一些实施例中，所述镜头组件还包括变焦单元和变倍单元，用于根据监拍需求实现自动变焦变倍。
16.在本发明的一些实施例中，所述监拍装置的监拍方法包括以下步骤：s1、所述感雾模块采集视场范围内的天气信息，并发送到所述mcu单元；s2、所述mcu单元根据所述天气信息计算当前视场范围的雾等级，并根据计算得到的雾等级生成透雾指令；s3、所述镜头组件和所述透雾模块接收到所述透雾指令后，调节透雾强度。
17.在本发明的一些实施例中，所述步骤s3中的调节透雾强度具体包括以下步骤：s31、所述镜头组件通过所述变焦单元和变倍单元调节所述镜头的焦距和倍率；s32、所述透雾模块利用所述cut切换器切换滤光片至透雾滤光片；s33、所述补光单元和所述加热单元根据雾等级启动；s34、所述ai单元根据雾等级自动调节软件进行透雾处理。
18.在本发明的一些实施例中，所述步骤s2具体包括以下步骤：s21、所述mcu单元根据所述天气信息计算多个时刻的雾等级；s22、所述mcu单元判断连续n个时刻的雾等级是否相同，若相同则生成对应的透雾指令；s23、若不同，则判断计算次数是否达到n次以上，若是则按照n次计算结果中次数最多的雾等级生成对应的透雾指令，否则继续计算雾等级。
19.在本发明的一些实施例中，所述步骤s1中还包括判断当前镜头组件是否处于透雾状态，若是则关闭其透雾功能。
20.在本发明的一些实施例中，所述步骤s34具体为：所述cis单元将执行所述透雾指令后采集的图像数据转换为电信号后，传递到所述ai单元，所述ai单元对所述电信号进行透雾识别后得到三级透雾图像数据。
可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
34.参照图1和图2所示，一种具有增强透雾功能的监拍装置，包括：镜头组件100，其前端设置光学镜头用于采集图像信息；透雾模块200，其与所述镜头组件100连接；感雾模块300，其设于所述镜头组件100的视场范围内，用于采集该视场范围内的天气信息；控制模块400，其包括mcu单元410、cis单元420和ai单元430；所述mcu单元410与所述镜头组件100、透雾模块200和感雾模块300通信连接，所述mcu单元410用于接收所述图像信息和天气信息，并根据天气信息控制所述透雾模块200的启停；所述ai单元430分别与所述cis单元420和所述mcu单元410通信连接。
35.在本发明的一些实施例中，参照图3所示，所述监拍装置的监拍方法包括以下步骤：s1、判断当前镜头组件100是否处于透雾状态，若是则关闭其透雾功能；若不是，则利用控制模块400中的内置定时器，设定t分钟后继续判断当前镜头组件100是否处于透雾状态，例如，t可以为30，即30分钟后继续判断；然后利用所述感雾模块300采集视场范围内的天气信息，具体地是利用超声波单元310采集空气透过率，温湿度传感器320采集温度和湿度数据，并发送到所述mcu单元410；s2、所述mcu单元根据所述天气信息计算当前视场范围的雾等级，并根据计算得到的雾等级生成透雾指令；具体包括以下步骤：s21、所述mcu单元410根据所述天气信息计算多个时刻的雾等级；s22、所述mcu单元410判断连续n个时刻的雾等级是否相同，例如连续三次判断雾等级是否相同，若相同则生成对应的透雾指令；s23、若不同，则判断计算次数是否达到n次以上，例如，判断是否已经连续计算10次雾等级，若是则按照n次计算结果中次数最多的雾等级生成对应的透雾指令，否则继续计算雾等级，即按照10次计算的雾等级结果中出现最多次的雾等级生成透雾指令。
36.s3、所述镜头组件100和所述透雾模块200接收到所述透雾指令后，调节透雾强度。
37.具体包括以下步骤：s31、所述镜头组件100通过所述变焦单元和变倍单元调节所述镜头的焦距和倍率；可以实现设备监拍过程中的自动变焦变倍的功能。
38.s32、所述透雾模块200利用所述cut切换器切换滤光片至透雾滤光片，该透雾滤光片的波段范围为红外波段的一部分，该波段内的光线穿透力强，能够被镜头组件100精确捕捉；s33、所述补光单元500和所述加热单元600根据雾等级启动；具体地，补光单元500中采用的led灯波长为940nm，具有较强的透雾能力，对环境中的红外光进行补偿；加热单元600能够消除水汽凝结对设备成像效果的影响。
39.s34、所述cis单元420将执行所述透雾指令后采集的图像数据转换为电信号后，传递到所述ai单元430，所述ai单元430对所述电信号进行透雾识别后得到三级透雾图像数据。
40.其中，所述cis单元420中的cmos图像传感器，实现对外界成像信号的感知，并且强悍的红外感知能力，具有极佳的近红外线灵敏度，可以自行捕捉更高分辨率的影像，扩大影像的监测范围以改善影像数据，并减少光源需求以降低电源消耗率以及保持隐密监控的能力；使其设备具有优秀的夜视功能以及透雾效果；所述ai单元430具有2tops的算力，完成数据的运算处理，以及ai智能识别。
41.综上，本实施例中，通过镜头组件100的变焦变倍等操作能够实现监拍装置的一级透雾，再经过透雾模块200的切换滤光片后，达到二级透雾的效果，图像数据经所述cis单元420转换后到达ai单元430，所述ai单元430用于智能处理经二级透雾处理后的图像数据，并进一步提升透雾效果，以达到三级透雾。
42.在本发明的一些实施例中，对于感雾模块300，包括超声波单元310和温湿度传感器320，其中的所述超声波单元310与所述控制模块400通信连接将采集的空气透过率发送到所述控制模块400；也就是说，超声波单元310能够通过发出的超声波信号，对该超声波信号进行识别后，判断得到实时的镜头组件100的视场内的空气透过率，从而实现对雾天的识别；同时，所述温湿度传感器320与所述控制模块400通信连接将采集的温度数据和湿度数据发送到所述控制模块。具体地，温湿度传感器320能够实时地对视场内的温度数据和湿度数据进行采集，然后将各个数据传输到控制模块400内，控制模块400根据温度数据、湿度数据和空气透过率对监控环境进行判断是否为雾天，当各个数据均符合参考范围后，则判断监控环境为雾天环境。
43.在本发明的一些实施例中，对于镜头组件100，其前端设置光学镜头用于采集图像信息，该光学镜头还连接有变焦单元和变倍单元，用于根据监拍需求实现自动变焦变倍。光学镜头经变焦单元和变倍单元后与摄像机连接，该摄像机可以与控制模块400通信连接，用于传输图像信息。
44.另外，在本发明的一些实施例中，所述监拍装置还设有补光单元500，所述补光单元500采用波长为940nm的光源，所述补光单元500与所述控制模块400通信连接；所述光源具有较强的透雾能力，对环境中的红外光进行补偿。
45.具体地，该补光单元500包括led灯和固定板，该固定板用于将led灯固定于镜头组件前端的位置，当在雾天时，控制模块400可以开启补光单元500，使其进行特定波段的红外光补光，以增强设备的成像效果。
46.在本发明的一些实施例中，所述监拍装置还设有加热单元600，其固定设于所述光
学镜头的边缘位置，所述加热单元600与所述控制模块400通信连接；用于消除水汽凝结对设备成像效果的影响。
47.具体地，加热单元600可以是集成在镜头组件100前侧的玻璃内的电热丝，其与控制模块400通信连接，当在雾天时，控制模块400可以开启加热单元600，即加热丝通电后产热，对因环境气候对镜头前侧的玻璃上造成的水雾进行加热，水雾受热蒸发还原清晰视场，即可消除水汽凝结对设备成像效果的影响。
48.补光单元500和加热单元600的设置可以实现智能可视化监拍装置的一级透雾。
49.在本发明的一些实施例中，对于所述透雾模块200，其包括cut切换器、ir滤光片、透雾滤光片，其中所述ir滤光片和透雾滤光片均设置于所述cut切换器上，所述cut切换器与所述控制模块400通信连接。该透雾模块200与镜头组件100连接，具体是与前端的光学镜头固定连接。
50.具体地，所述cut切换器能够在ir滤光片和透雾滤光片进行切换，同时也可以执行开启或关闭该透雾模块200。cut切换器可实现不同拍摄场景下适配滤光片的切换，实现低成本的特定波长红外光透过功能，用以达到二级透雾的目的。
51.也就是说，当控制模块400判断当前的监控场景的环境为雾天时，可以向cut切换器发送开启的指令，所述cut切换器可以选择使用透雾滤光片；其中，透雾滤光片为透过特定波段的，其波长范围是：800-960nm。
52.当空气能见度较高时，即非雾天的天气，控制模块400控制所述cut切换器选用ir滤光片，其波段为可见光波段。
53.在本发明的一些实施例中，所述控制模块包括cis单元420，其设有cmos图像传感器，所述cmos传感器与所述透雾模块200连接，用于将图像信息转换为电信号。
54.具体地，cmos传感器与透雾单元200的cut切换器连接，透雾模块200处理的光线由cis单元转换为电信号；实现对外界成像信号的感知，并且具有强悍的红外感知能力，使其设备具有优秀的夜视功能以及透雾效果。
55.在本发明的一些实施例中，所述控制模块还设有ai单元430，所述ai单元430与所述cmos图像传感器通过mipi连接。所述ai单元430可以对cmos图像传感器得到的电信号进行智能识别，从而达到了三级透雾的效果。
56.在本发明的一些实施例中，所述控制模块400还包括通信单元，所述通信单元采用4g、5g、wifi、gprs中的一种或多种。
57.本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：根据所述感雾模块300采集的环境信息，具体地是控制模块400同时对空气透过率和温湿度数据进行计算得到雾等级，并根据该雾等级生成对应的透雾指令；且控制模块400操作所述透雾模块200开启滤光片的切换，实现透雾功能，另外也可以开启补光单元500和加热单元600，减少雾天对镜头组件的影响。另外，控制模块400中的cmos图像传感器和ai单元430能够对镜头组件采集的图像信息进行进一步地处理，加强透雾效果，综合实现三级透雾，进一步实现了低成本强透雾的智能可视化监拍装置。
58.本发明可全天候（夜间、阴雨、雾天等环境）、宽视野进行拍照、录像。
59.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
60.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种具有增强透雾功能的监拍装置，其特征在于，包括：镜头组件，其前端设置光学镜头用于采集图像信息；透雾模块，其与所述镜头组件连接；感雾模块，其设于所述镜头组件的视场范围内，用于采集该视场范围内的天气信息；控制模块，其包括mcu单元、cis单元和ai单元；所述mcu单元与所述镜头组件、透雾模块和感雾模块通信连接，所述mcu单元用于接收所述图像信息和天气信息，并根据天气信息控制所述透雾模块的启停；所述ai单元分别与所述cis单元和所述mcu单元通信连接。2.根据权利要求1所述的一种具有增强透雾功能的监拍装置，其特征在于，所述感雾模块包括超声波单元和温湿度传感器；所述超声波单元与所述mcu单元通信连接将采集的空气透过率发送到所述mcu单元；所述温湿度传感器与所述mcu单元通信连接将采集的温度数据和湿度数据发送到所述mcu单元。3.根据权利要求1所述的一种具有增强透雾功能的监拍装置，其特征在于，所述cis单元设有cmos图像传感器，所述cmos传感器与所述透雾模块连接，用于将图像信息转换为电信号；所述ai单元与所述cmos图像传感器通过mipi连接。4.根据权利要求1所述的一种具有增强透雾功能的监拍装置，其特征在于，所述透雾模块包括cut切换器、ir滤光片、透雾滤光片，其中所述ir滤光片和透雾滤光片均设置于所述cut切换器上，所述cut切换器与所述控制模块通信连接。5.根据权利要求1所述的一种具有增强透雾功能的监拍装置，其特征在于，所述监拍装置还设有补光单元，其与所述控制模块通信连接；所述监拍装置还设有加热单元，其固定设于所述光学镜头的边缘位置，所述加热单元与所述控制模块通信连接。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种具有增强透雾功能的监拍装置的监拍方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、所述感雾模块采集视场范围内的天气信息，并发送到所述mcu单元；s2、所述mcu单元根据所述天气信息计算当前视场范围的雾等级，并根据计算得到的雾等级生成透雾指令；s3、所述镜头组件和所述透雾模块接收到所述透雾指令后，调节透雾强度。7.根据权利要求6所述的监拍方法，其特征在于，所述步骤s3中的调节透雾强度具体包括以下步骤：s31、所述镜头组件通过变焦单元和变倍单元调节所述镜头的焦距和倍率；s32、所述透雾模块利用所述cut切换器切换滤光片至透雾滤光片；s33、补光单元和加热单元根据雾等级启动；s34、所述ai单元根据雾等级自动调节软件进行透雾处理。8.根据权利要求6所述的监拍方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括以下步骤：s21、所述mcu单元根据所述天气信息计算多个时刻的雾等级；s22、所述mcu单元判断连续n个时刻的雾等级是否相同，若相同则生成对应的透雾指令；s23、若不同，则判断计算次数是否达到n次以上，若是则按照n次计算结果中次数最多的雾等级生成对应的透雾指令，否则继续计算雾等级。9.根据权利要求6所述的监拍方法，其特征在于，所述步骤s1中还包括判断当前镜头组
件是否处于透雾状态，若是则关闭其透雾功能。10.根据权利要求7所述的监拍方法，其特征在于，所述步骤s34具体为：所述cis单元将执行所述透雾指令后采集的图像数据转换为电信号后，传递到所述ai单元，所述ai单元对所述电信号进行透雾识别后得到三级透雾图像数据。

技术总结
本发明公开了一种具有增强透雾功能的监拍装置及监拍方法，包括：镜头组件；透雾模块；感雾模块；控制模块，其包括MCU单元、CIS单元和AI单元；方法包括S1、所述感雾模块采集视场范围内的天气信息，并发送到所述MCU单元；S2、所述MCU单元根据所述天气信息计算当前视场范围的雾等级，并根据计算得到的雾等级生成透雾指令；S3、所述镜头组件和所述透雾模块接收到所述透雾指令后，调节透雾强度。本发明可全天候（夜间、阴雨、雾天等环境）、宽视野进行拍照、录像；利用透雾模块对滤光片的切换，开启补光单元和加热单元，以及CMOS图像传感器和AI单元能够实现三级强透雾。够实现三级强透雾。够实现三级强透雾。


技术研发人员：张耀平 柏方泉 邢云 王希永 王新浩
受保护的技术使用者：智洋创新科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/9/6