视频补光频闪灯同步控制技术

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摘要：本文主要任务是测试、分析新型LED频闪灯组件的性能参数，研究频闪灯与视频摄像机的同步控制技术，设计、研制同步控制系统，并进行试验及改进性研究；解决同步控制问题，实现用同步频闪效应为视频摄像机补光照明功能。完成研制同步控制试验系统，交付设计原理、电路等技术文档资料。为视频监控系统的应用，提供新的照明设计参考方案。

关键词：同步控制系统 LED频闪灯 补光照明

中图分类号：TM923.51 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0007-02

1 引言

随着视频监控技术的发展和普及，其应用场合及范围也在不断扩大，在环境较暗的应用场合中，照明和补光系统必不可少；目前视频摄像机常用的照明光源主要有以下几类：白炽灯类具有频率低，易同步，图像闪烁不明显等特点，但其功耗大，光效低，寿命短，响应速度慢；正逐步被淘汰或替代。气体放电灯类光效较高，寿命较长；但需要专用驱动电路，工作频率高，不适合频繁启动，与视频摄像机同步困难，图像条纹、闪烁明显，功耗较大，驱动电路故障率较高。LED灯是一类具有发展前途的新型光源，响应速度快，适合间歇工作和频繁启动，直流方式驱动时图像不闪烁，但亮度较低，不能完全满足需要；脉冲方式驱动的频闪灯亮度和光效高，寿命长，但如果与摄像机不同步仍会产生图像条纹、闪烁，因而解决同步问题是这类照明方案需要解决的主要问题之一。

2 同步控制系统原理及结构设计

通常摄像机的图像采集、处理系统与照明系统是完全独立的两个系统；前者将图像传感器的内容逐帧采集、处理、传输，并显示、存储；后者为图像传感器提供或补充足够的环境亮度，以保证图像的采集质量；可知，环境亮度直接影响视频图像的质量，特别是晚间等自然光照不足的场合，需要补光照明。

同步控制系统把原来独立的图像和照明两个系统关联起来，以视频图像系统的计算机为中心，在采集、处理摄像机视频数据的同时控制摄像机及频闪灯同步工作，使其在视频采样期间点亮LED频闪灯，其它时间关闭，实现二者同步；以达到提高实际亮度、降低能耗，通过同步频闪效应为视频摄像机补光照明的功能。

3 系统模块化设计及主要指标

4 基本控制模块

5 灯组扩充控制模块

6 实用组合控制模块

7 经济、社会和环境效益分析及推广应用前景

将已投入使用的频闪灯系统与原来的照明系统进行比较，在补光照明亮度即视频图像效果基本相同的前提下，同步频闪灯补光系统具有以下特点：

7.1 节能效果显著

原照明系统总功率约4KW，电流约18A；而同步频闪灯补光系统电流约3A，总功率不到700W；约为原系统的17%。可见明显的节能效果。经济、环境效益显著。

7.2 发热量小

同步频闪灯补光系统的发热量明显低于原照明系统，即使触摸机壳也不烫手，这也验证了LED类灯的光效优势；减小了对设备的热影响，可降低热故障率和维护费用。

7.3 应用前景广阔

同步频闪灯补光系统采用的LED灯是一类新型光源，发展前景广阔，其亮度、寿命和光效等指标随着科技发展和进步仍在不断提高，有可能逐步替代其他类型的常规光源，因而研发此类补光照明系统也同样具有广阔前景。

8 技术成熟程度及存在的问题

通过视频补光频闪灯同步控制技术的研究，以及对该系统在现场的实际使用效果的观察、分析，可以得出以下结论：

在控制原理、结构设计、模块化配置等方面，视频补光频闪灯同步控制技术方案已经比较成熟；需要进一步改进和完善的主要在产品的具体实现方面，包括控制信号的传送途径，控制节点的位置选择，控制接口及控制电平的通用优化，硬件方面的工艺完善等；相信在今后的研发及应用过程中将会逐步改进、完善，为视频监控系统的广泛应用，提供新的完美的照明设计参考方案。