阅读说明：本技术 电控红外光发射器自适应驱动装置及驱动方法 (Self-adaptive driving device and driving method for electric control infrared light emitter ) 是由 孙刚 任宇 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型电控红外光发射器的自适应驱动装置及驱动方法,所述电控红外光发射器驱动装置包括输入端、逻辑控制器、存储器、输出端、参数采集执行终端；所述参数采集执行终端包括温度传感器、电压调节器、电流调节器、频率调节器、电压产生器、波形产生器；所述逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述电控红外光发射器驱动装置调节输出的驱动参数至所述参数采集执行终端。本发明公开的驱动装置集成度更高,适合小型化应用,再结合自适应驱动方法,可以适用于多种应用场景,优化了系统性能。(The invention discloses a self-adaptive driving device and a driving method of a novel electric control infrared transmitter, wherein the driving device of the electric control infrared transmitter comprises an input end, a logic controller, a memory, an output end and a parameter acquisition execution terminal; the parameter acquisition execution terminal comprises a temperature sensor, a voltage regulator, a current regulator, a frequency regulator, a voltage generator and a waveform generator; the logic controller controls the electric control infrared emitter driving device to adjust output driving parameters to the parameter acquisition execution terminal through input control information. The driving device disclosed by the invention has higher integration level, is suitable for miniaturization application, can be suitable for various application scenes by combining a self-adaptive driving method, and optimizes the system performance.)

电控红外光发射器自适应驱动装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及3D识别技术领域，特别涉及一种电控红外光发射器自适应驱动装置及驱动方法。

背景技术

3D摄像头在传统摄像头基础上引入基于TOF或结构光的3D感知技术，这两种3D感知技术均为主动感知，3D摄像头产业链与传统摄像头产业链相比，关键部件在于红外传感器、红外光源、光学组件的革新。

3D结构光与传统的摄像头相比可以实现毫米级别的景深信息检测，在暗光场景下，其优势更加凸显，高精度的3D点云数据作为3D重建的基础，可以提供上万个点与数据。人物做的动作都是通过传感器的点进行收集，最后形成人的肢体、面部的点的信息，从而重新构建出一个3D的形象。

现有3D红外结构光模组主要由红外光发射器、泛光、RGB摄像头、红外接收器和处理器等组成，处理器控制红外光发射器、泛光、RGB摄像头打开和关闭，同时利用红外接收器来获取图像，最好再进行图像算法处理，产生3D图像。

现有方案用到光学部件比较多，模组上硬件电路也多，存在控制复杂、尺寸大、成本高等缺点，不适合小型化和低成本应用。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种电控红外光发射器自适应驱动装置，所述电控红外光发射器自适应驱动装置包括输入端、逻辑控制器、存储器、输出端、参数采集执行终端；

所述参数采集执行终端包括温度传感器、电压调节器、电流调节器、频率调节器、电压产生器、波形产生器；

所述逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述电控红外光发射器自驱动驱动装置调节输出的驱动参数至所述参数采集执行终端。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述驱动装置，用于接受所述处理器控制以驱动电控红外光发射器切换至磨砂状态、半磨砂状态和透明状态中任一状态。

一方面，本发明实施例还进一步公开了一种红外结构模组，应用于3D摄像头，包括上述的电控红外光发射器自适应驱动装置的电控红外光发射器和红外接收器、处理器；所述电控红外光发射器包括红外发射器和电池组；

所述电控红外光发射器，用于输出红外光图像；

所述红外接收器，用于接收红外光图像；

所述处理器用于控制所述电控红外光发射器、红外接收器的开启或关闭，且所述处理器用于对所述红外光图像进行预处理和通过预设算法生成3D图像。

再一方面，本发明实施例公开了一种3D摄像头，包括上述的红外结构模组。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述3D摄像头设置有多点温度传感器，用于对于被拍摄对象的温度进行感应和采集，结合红外光图像共同判断所述被拍摄对象是否为活体。

又一方面，本发明实施例又公开了一种电控红外光发射器驱动装置的自适应驱动方法，所述驱动方法包括以下步骤：

S1、电控红外光发射器输出红外光图像；

S2、红外接收器接收红外光图像；

S3、处理器分析所接收的红外光图像生成红外光图像信息并输出控制信息至逻辑控制器；

S4、逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述电控红外光发射器驱动装置调节输出的驱动参数至执行终端。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述图像信息为红外光图像亮度信息；

所述处理器根据所述红外光图像亮度信息自动调节电控红外光发射器功率。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述图像信息为红外光图像清晰度信息；

所述处理器根据所述红外光图像清晰度信息自动调节电控红外光发射器的雾度。

又一方面，本发明进一步公开了一种红外结构模组的工作方法，所述工作方法包括上述电控红外光发射器驱动装置的自驱动方法，处理器控制电控红外光发射器驱动装置驱动电控红外光发射器切换为磨砂状态、半磨砂或透明状态。

作为本发明实施方式的进一步改进，当处理器控制电控红外光发射器驱动装置开启将电控红外光发射器切换为磨砂状态或半磨砂状态，处理器控制电控红外光发射器输出低功率红外光图像；

当处理器控制电控红外光发射器驱动装置将电控红外光发射器切换为透明状态，处理器控制电控红外光发射器输出高功率红外光图像。

作为本发明实施方式的进一步改进，当处理器控制电控红外光发射器驱动装置将电控红外光发射器切换为磨砂状态或半磨砂状态后，处理器控制关闭所述电控红外光发射器驱动装置；

在所述处理器对所接收的红外光图像进行预处理后，处理器再次开启所述电控红外光发射器驱动装置。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述处理器控制关闭电控红外光发射器和红外接收器后，处理器处理红外光图像，算法处理得到3D图像。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述红外结构模组应用于3D摄像头；所述3D摄像头设置有多点温度传感器，用于对于被拍摄的活体的温度进行感应和采集。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述红外结构模组应用于3D摄像头；所述3D摄像头通过多点温度传感器多次采集多个温度感应位点的实时温度，并计算被拍摄对象的平均温度T_平均，将计算所得的T_平均与系统内预设的活体温度标准值进行比较取差值的绝对值，再与预设的标准差值ΔT_标准进行比较，计算公式可以为：

ΔT＝|T_平均-T_活体预设|

当ΔT≤ΔT_标准时，单纯从温度判断层面认为被拍摄物体是活体；进一步结合红外光图像进行识别；

当ΔT＞ΔT_标准时，认为被拍摄物体不是活体。

用于对于被拍摄的活体的温度进行感应和采集。

本发明具有以下有益效果：

1、现有技术中的模组采用红外光发射器+泛光+RGB摄像头+红外摄像头的方式，而发射器+泛光器件成本比较高，结构复杂且尺寸比较大，本发明实施例采用电控红外光发射器不仅成本低而且还可缩小整个模组尺寸；

2、本发明的技术方案与现有技术相比实现了TX驱动和Cell驱动的高度集成，利用一颗芯片就可以实现TXC的驱动，使得结构更加简单，便于小型化和低成本应用，而且TXC自适应驱动控制方法的引入使得模组应用场景更加灵活；

3、本发明实施例中涉及的新型红外光结构模组的引入，优化了光学部件，硬件上也节省了许多部件，但电控红外光发射器的驱动还是采用TX与Cell分离的方法，不适合小型化应用，而且控制上也没有和RX形成闭环，应用场景变化后调节也不够灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是现有技术中一种红外光结构模组结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种新型红外光结构模组结构示意图；

图3是本发明实施例提供的两种新型红外光结构模组工作步骤示意图；

图4是本发明实施例提供的一种新型电控红外光发射器自适应驱动装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的新型红外发射器的自适应调节驱动方法示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电控红外光发射器自适应驱动装置，包括输入端、逻辑控制器、存储器、输出端、参数采集执行终端；

参数采集执行终端包括温度传感器、电压调节器、电流调节器、频率调节器、电压产生器、波形产生器；

逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述电控红外光发射器驱动装置调节输出的驱动参数至参数采集执行终端。

进一步地，驱动装置，用于接受处理器控制以驱动电控红外光发射器切换至磨砂状态、半磨砂状态和透明状态中任一状态。

通过处理器输入的控制信息，可以灵活调节输出的驱动参数。这个驱动装置集成度很高，功能也齐全，满足TXC(电控红外光发射器)驱动的多种应用需求。

该装置应用在红外模组中的自适应驱动方法，是在TXC发出红外光后，RX接收红外光图像，然后处理器根据图像亮度等信息可以自动调节TXC功率，也可根据图像清晰度等信息自动调节TXC雾度，从而使得应用场景更加灵活。

本发明实施例还进一步公开了一种红外结构模组，应用于3D摄像头，包括上述的电控红外光发射器自适应驱动装置的电控红外光发射器和红外接收器、处理器；电控红外光发射器包括红外发射器和电池组；

其中，电控红外光发射器，用于输出红外光图像；

红外接收器，用于接收红外光图像；

处理器用于控制电控红外光发射器、红外接收器的开启或关闭，且处理器用于对红外光图像进行预处理和通过预设算法生成3D图像。

再一方面，本发明实施例公开了一种3D摄像头，包括上述的红外结构模组。

其中，3D摄像头设置有多点温度传感器，用于对于被拍摄对象的温度进行感应和采集，结合红外光图像共同判断所述被拍摄对象是否为活体。

又一方面，本发明实施例又公开了一种电控红外光发射器自适应驱动装置的驱动方法，驱动方法包括以下步骤：

S1、电控红外光发射器输出红外光图像；

S2、红外接收器接收红外光图像；

S3、处理器分析所接收的红外光图像生成红外光图像信息并输出控制信息至逻辑控制器；

S4、逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述电控红外光发射器驱动装置调节输出的驱动参数至执行终端。

其中，图像信息为红外光图像亮度信息；

处理器根据红外光图像亮度信息自动调节电控红外光发射器功率。

可选地，图像信息为红外光图像清晰度信息；

处理器根据红外光图像清晰度信息自动调节电控红外光发射器的雾度。

又一方面，本发明进一步公开了一种红外结构模组的工作方法，工作方法包括上述电控红外光发射器驱动装置的自驱动方法，处理器控制电控红外光发射器驱动装置驱动电控红外光发射器切换为磨砂状态、半磨砂或透明状态。

具体地，当处理器控制电控红外光发射器驱动装置开启将电控红外光发射器切换为磨砂状态或半磨砂状态，处理器控制电控红外光发射器输出低功率红外光图像；

当处理器控制电控红外光发射器驱动装置将电控红外光发射器切换为透明状态，处理器控制电控红外光发射器输出高功率红外光图像。

或者，当处理器控制电控红外光发射器驱动装置将电控红外光发射器切换为磨砂状态或半磨砂状态后，处理器控制关闭所述电控红外光发射器驱动装置；

在处理器对所接收的红外光图像进行预处理后，处理器再次开启所述电控红外光发射器驱动装置。预处理包括滤波、二值化、降噪等操作，在此不详细赘述。

然后处理器控制关闭电控红外光发射器和红外接收器后，处理器处理红外光图像，算法处理得到3D图像。

可选地，红外结构模组应用于3D摄像头；在本发明实施例中，3D摄像头设置有多点温度传感器，用于对于被拍摄对象的温度进行感应和采集，结合红外光图像共同判断所述被拍摄对象是否为活体；多点采集确保了温度采集的准确客观，多个感应位点可在摄像头周边均匀排布，具体地，感应位点的数量可以为10个，感应位点的采集可以为多次，比如3次，获取30个温度数据；

3D摄像头的控制器还设置与多点温度传感器相配合的平均温度计算模块和温度判断模块，平均温度计算模块的计算公式可以为：

温度判断模块将计算所得的T_平均与系统内预设的活体温度标准值或活体温度标准范围进行比较取差值的绝对值，与预设的标准差值ΔT_标准进行比较，在本实施例中，ΔT_标准可以设置为37.0；这个标准差值比如为3℃，活体温度标准范围为36.3-37.2；具体地计算公式可以为：

ΔT＝|T_平均-T_活体预设|

当ΔT≤ΔT_标准时，单纯从温度判断层面认为被拍摄物体是活体；进一步结合红外光图像进行识别；

当ΔT＞ΔT_标准时，认为被拍摄物体不是活体。

本发明实施例涉及的电控红外光发射器驱动装置将TX(红外发射器)驱动和Cell(电池组)驱动集成在一起，做成一颗芯片，从而更加易于小型化应用。此外，这个驱动装置使得TXC(电控红外发射器)驱动更加灵活，处理器结合RX(红外接收器)图像可以灵活控制TXC(电控红外发射器)的功率和雾度，从而自动调节以适用于各个应用场景。

本发明实施例包括如下的具体例：

具体例1、TXC雾度(Haze)可调。

在本发明实施例中，TXC雾度值在0％～100％可调，以获取散斑图为例，可以设置档位1使得Haze小于1％，以获取泛光图为例，可以设置档位18～档位22使得Haze在50％～100％之间。

档位1	档位2	档位3	档位4	档位5
					0％～1％	1％～2％	2％～3％	3％～4％	4％～5％
档位6	档位7	档位8	档位9	档位10
					5％～6％	6％～7％	7％～8％	8％～9％	9％～10％
档位11	档位12	档位13	档位14	档位15
					10％～15％	15％～20％	20％～25％	25％～30％	30％～35％
档位16	档位17	档位18	档位19	档位20
					35％～40％	40％～50％	50％～60％	60％～70％	70％～80％
档位21	档位22
					80％～90％	90％～100％

具体例2、TXC发射功率可调。

TXC功率范围如果在0.1A～2A之间可调，以明暗条件为例，在明亮条件下可以选择低功率区段，而黑暗条件下可以选择中高功率区段；以距离为例，在远距离可以选择高功率区段，而近距离可以选择低功率区段。

具体例3、自适应调节驱动方法。

以在一定条件下获取散斑图为例，设置TXC雾度档位1和发射功率为1A，RX获取图像后，处理器判断亮度等是否满足需求，如果因为距离比较远等因素导致图像不满足生成深度图的要求，那么可以自动调整TXC发射功率为1.5A，RX再重新获取图像，这样自动调节以获取所需要的图像。

以在一定条件下获取泛光图为例，设置TXC雾度档位22和发射功率为0.5A，RX获取图像后，处理器判断清晰度等是否满足需求，如果图像不满足要求，那么可以自动调整TXC雾度档位20，RX再重新获取图像，这样自动调节以获取所需要的图像。

本发明具有以下有益效果：

1、现有技术中的模组采用红外光发射器+泛光+RGB摄像头+红外摄像头的方式，而发射器+泛光器件成本比较高，结构复杂且尺寸比较大，本发明实施例采用电控红外光发射器不仅成本低而且还可缩小整个模组尺寸；

2、本发明的技术方案与现有技术相比实现了TX驱动和Cell驱动的高度集成，利用一颗芯片就可以实现TXC的驱动，使得结构更加简单，便于小型化和低成本应用，而且TXC自适应驱动控制方法的引入使得模组应用场景更加灵活；

3、本发明实施例中涉及的新型红外光结构模组的引入，优化了光学部件，硬件上也节省了许多部件，但电控红外光发射器的驱动还是采用TX与Cell分离的方法，不适合小型化应用，而且控制上也没有和RX形成闭环，应用场景变化后调节也不够灵活。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。