专利名称：一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法
技术领域：
本发明涉及一种摄像机降低噪声提升增益的方法，特别是被摄物所在 环境光线照度低时一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法。
技术背景低照度摄像机在市场上已经存在多年，从最早期的日夜两用彩色黑白切换式、慢速快门图像累积式，或是采用超低照度CCD, —直到目前流行 的红外线投光式摄像机，种类繁多。然而没有一种方法是其不足的地方。 下面介绍一下市场上现有的几种低M摄像机1. 日夜两用型此类摄像机目前在市场上仍有一定的市场需求。它是利用黑白影像对 红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将影像 由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，此类摄^f象机已采用单一 CCD 彩色设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时 即利用数位电路将彩色信号消除掉，成为黑白影像，且为了搭配红外线， 亦取消了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器，真正的"低照度摄像机"应 指摄像机本身所采用的组件和技术所可达到的功能，而白天彩色、晚上黑 白的摄^^几因受限于CCD感度，本身的组件并无法改变，只是利用线路切 换及搭配红外光的方式将功能提升，并不能算是真正意义上的低照度摄像 机。2. 慢速快门式此类摄^^几又称为累积型摄像机或画面累积型摄像机，是利用电脑记 忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一 个影像清晰的画面，运用慢快门技术降低摄像机的照度至0. 008LUX/F1. 2 (128)，并且画面能够累积的的最大帧数为128帧。此类低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线 监视等，属性较静态场所的监视，但对所摄画面内容要求流畅与实时动态 的监视环境，此类低照度摄像机就不能满足要求了 。3. 低照度摄像机此类摄像机也称24小时摄像机，采用电荷耦合器件(CCD)技术，其 彩色照度一般可达O. 05LUX,黑白则一般可达O. 003-0. 001LUX,但在一些 特殊光照环境下，特别是环境非常暗的时候，摄像机的光线敏感度低，在 画面上很难辨认成一些具体物体。4. 红外线投光式摄像机此类摄像机在原有的低照度摄像机的基础上对摄像机加配红外线投 光，即为采用红外线投光式电荷耦合器件(Exview HAD CCD)技术的低照 度摄像机，对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度可 以提高到普通摄像机的4倍。在O照度的监控环境下，即完全无光的情况 下，也能在画面上得到较清晰的物体画面。但是实际运用时，掘/fl^几系统 统信号会因原始电荷耦合器件输出包含有因Reset动作而所导致包含 reset噪声，以及因随光信号强弱而改变的亮度信号所产生的画面质量下 降，使整个系统信号噪比出现恶化，却难以消除。 发明内容本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中超低照度摄像机存在的 摄像机系统统信号会因原始电荷耦合器件输出包含有因Reset动作而导致 包含reset噪声，以及因随光信号强弱而改变的亮度信号所产生的画面质 量下降，而使整个系统信号噪比出现恶化的缺陷，达到使整个摄像系统的 reset噪声完全消除，使低照度特性获得更好的改善，有效的提升系统的 最低照度，取得高信噪比的影像亮度输出信号。本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种低照度摄像机降低噪声 提升增益的方法，所述方法基于采用电荷耦合图像传感器的摄像机，所述 方法包括A. 在电荷耦合图像传感器的图像信号输出端接相关二次取样保持电 路；B. 图像信号进入相关二次取样保持电路后，由两电容分成两路，一 路为上方电路， 一路为下方电路；D.然后在上方电路和下方电路的输出处连接差动放大器。 所述步骤C中，XSHP取样脉沖在前，XSHD取样脉冲在后。 所述步骤C中，XSHP取样脉沖触发第一电子电路SH1， XSHD取样脉 沖触发第二电子电路SH2、第三电子电路SH3。所述第一电子电路SH1和第二电子电路SH2前后串接，接入上方电路中。所述第三电子电路SH3接入下方电路中，其输出接差动放大器。 所述XSHD取样脉沖、XSHP取样脉沖和电荷耦合图像传感器的工作频 率相同。与现有技术相比，利用本发明所述方法可以使低照度摄像机对外界光 线的敏感程度大大提高，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，即使 在非常暗的环境下，也能清晰的辩识影像，显示实时连续的画面，特别是 配合专用的红外照明设备后，在完全无光的环境下也可以得到高清晰度的 黑白图像，实现零照度的监控。
图1是本发明一种低照度摄^4几降低噪声提升增益的方法的电路示意图；图2是本发明一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法的图像信号 输出示意图；图3是本发明一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法的相关二重 取样与保持电路电原理图；图4是本发明一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法的信噪比与感度对比图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。如图1到图3所示，本发明提供了一种低照度摄像机降低噪声提升增 益的方法，所述方法基于采用电荷耦合图像传感器6的摄像机，所述方法 包括A. 在电荷耦合图像传感器6的图像信号输出端接相关二次取样保持 电路；B. 图像信号进入相关二次取样保持电路后，由两电容分成两路，一 路为上方电路， 一路为下方电路；C. 将XSHP取样脉沖1和XSHD取样脉冲2分别4妄入上方电路和下方 电路；D. 然后在上方电路和下方电路的输出处连接差动放大器7。 原始电荷耦合图像传感器6的图像信号输出端包含有因Reset动作所导致的reset噪声及随光信号强弱而改变的亮度信号，reset噪声是整个 信噪比恶化的主因，必须给予消除，本发明所述方法利用XSHP取样脉冲1 取出reset噪声，以XSHD取样脉沖2取出亮度信号大小，再经由低噪声自 动增益放大器10后，可将reset噪声完全消除，取得高信噪比的影像亮度 输出信号。所述步骤C中，XSHP取样脉沖l在前，XSHD取样脉沖2在后。 所述步骤C中，XSHP取样脉冲1触发第一电子电路SH1 3， XSHD取样脉冲2触发第二电子电路SH2 4、第三电子电路SH3 5。所述第一电子电路SH1 3和第二电子电路SH2 4前后串接，接入上方电路中。所述第三电子电路SH3 5接入下方电路中，其输出接差动放大器7。 所述XSHD取样脉沖2、XSHP取样脉冲l和电荷耦合图像传感器6的 工作频率相同。7如图2和图3所示，相关二重取样与保持电路输出经由电容C1和C2 耦合后，分成两个回路，上方回路由反向运算放大器及第一电子电路SH1 3, 第一电子电路SH2 4所组成。下方回路由反向运算放大器及第一电子电路 SH3 5所组成；当XSHP取样脉沖1动作时，U4的输出会取得RESET噪声位 准8，接下来当XSHD取样脉冲2动作时，U6会取得有效亮度信号影像位准 9, U5仍会取得原有RESET噪声位准，经由差动运算放大器7后即可获得真
正代表亮度的有效影像信号输出。
现有技术中的前级i文大器其最大放大率通常为+31db，本发明所述方法 利用相关二次取样电路消除原始电荷耦合图像传感器6的图像信号输出端 所包含的特定噪声，可将^:大器增益再提升+6db。
如图4所示，本发明与现有技术在信噪比与感度提升上之差异，由图 4可以很清楚的看到，按本发明所述方法设计的放大器增益提升了+6db。 其信噪比可维持不变。
本发明所述方法使低照度摄像机对外界光线的敏感程度会大大提高， 对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，即使在非常暗的环境下，也能 清晰的辩识影像，显示实时连续的画面，特别是配合专用的红外照明设备 后，在完全无光的环境下也可以得到高清晰度的黑白图像，实现零照度的 监控。在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照 明，就可以实现清晰的黑白图像。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，所述方法基于采用电荷耦合图像传感器的摄像机，其特征在于，所述方法包括A.在电荷耦合图像传感器的图像信号输出端接相关二次取样保持电路；B.图像信号进入相关二次取样保持电路后，由两电容分成两路，一路为上方电路，一路为下方电路；C.将XSHP取样脉冲和XSHD取样脉冲分别接入上方电路和下方电路；D.然后在上方电路和下方电路的输出处连接差动放大器。
2. 根据权利要求1所述的一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，其 特征在于所述步骤C中，XSHP取样脉冲在前，XSHD取样脉冲在后。
3.根据权利要求1所述的一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，其 特征在于所述步骤C中，XSHP取样脉冲触发第一电子电路SH1, XSHD取样 脉冲触发第二电子电路SH2、第三电子电路SH3。
4. 根据权利要求3所述的一种低照度摄<|4几降低噪声提升增益的方法，其 特征在于所述第一电子电路SH1和第二电子电路SH2前后串接，接入上方电 路中。
5. 根据权利要求3所述的一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，其 特征在于所述第三电子电路SH3接入下方电路中，其输出接差动放大器。
6. 根据权利要求1所述的一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，其 特征在于所述XSHD取样脉冲、XSHP取样脉冲和电荷耦合图像传感器的工作频率相同。
全文摘要
本发明公开了一种低照度摄像机降低噪声提升增益的方法，适用于低照度或超感度摄像机，所述方法基于采用电荷耦合图像传感器的摄像机，所述方法包括在电荷耦合图像传感器的图像信号输出端接相关二次取样保持电路，图像信号进入相关二次取样保持电路后，由两电容分成两路，一路为上方电路，一路为下方电路；将XSHP取样脉冲和XSHD取样脉冲分别接入上方电路和下方电路；然后在上方电路和下方电路的输出处连接差动放大器。本发明所述方法使低照度摄像机对外界光线的敏感程度会大大提高，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，即使在非常暗的环境下，也能清晰的辨识影像，显示实时连续的画面。
文档编号H04N5/235GK101674416SQ20081014219
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者俭 葛 申请人:深圳市奥尼克斯实业有限公司