CN101119439A - 车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法，涉及自动控制摄像机的拍摄质量。该方法将摄像机拍摄到的图像输入到计算机，经计算机分析处理得到光照条件，依据光照条件调节摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小，再进行下一次拍摄，再将拍摄到的图像信息再输入到微处理器，如此循环反复，直至完成拍摄。该方法当拍摄时的光照条件变化不大时，可较快地将摄像机的拍摄参数调整到最佳状态；当光照条件变化较大时，可使得摄像机的拍摄参数较快地调整到理想状态，且避免图像闪烁，使摄像机能够快速、自动适应光照条件的变化，拍摄到适用的数字图像，实现了车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制。

Description

车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法

技术领域：

本发明涉及自动控制摄像机的拍摄质量。特别涉及自动调节安装在汽车上摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小，使拍摄到的车道图像更加清晰的方法。

背景技术：

道路行车环境是行车安全警示或行车控制必须掌握的信息，而视觉信息以其信息量全面、获取成本低、对环境无副作用成为掌握道路行车环境的首选，获取行车环境视觉信息的方法是将摄像机安装在汽车上，一边行驶，一边拍摄。由于车辆在行驶过程中的光照条件变化很大，可能是晴天、阴天，也许是夜晚，或者，一会儿在涵洞中，过一会又驶出了涵洞；若不能自动调节摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小，则可能一会儿曝光过度，一会儿曝光不足，使得拍摄质量得不到保证。为了保证摄像机能拍摄到清晰的图像，需要在行车过程中，自动调节摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小。

对于安装在汽车上的摄像机进行拍摄的专利有“用于车载摄像机的图像显示方法和装置”，专利号为：02801324.7，该专利的摄像机安装在车辆后面，当后视摄像机拍摄的图像变为从虚视点的位置上观测到的图像时，获得的图像显示在屏幕上，用于传送警告驾驶员车辆的后部范围内的对像存在的警告线，通过叠加到由视点转换得到的图像上而被显示出来。由此可见，该专利非但不是为了拍摄车道，且所要解决的技术问题与拍摄质量无关，无法解决前面提出的所要解决的技术问题。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法。该方法是将摄像机拍摄到的图像传送到计算机或DSP(数字信号处理装置)，经分析处理得到光照条件，依据光照条件调节摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小，使摄像机能够快速、自动适应光照条件的变化，拍摄到适用的数字图像。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法，该方法将摄像机安装在汽车前部无遮挡的位置，先设置摄像机的初始A/D转换级别、初始曝光时间和初始增益大小，进行拍摄；拍摄到的图像信息输入到计算机或DSP，计算机或DSP将接收到的图像信息分成“天空部分”和“地面部分”分别计算平均灰度，根据天空部分的平均灰度值，经阈值比较，确定摄像机的A/D转换级别。根据地面部分的平均灰度值，通过下式计算曝光时间及增益大小：

曝光时间＝上一次曝光时间×N₁％+该灰度值的理论曝光时间×N₂％，其中：70≤N₁≤90，10≤N₂≤30，且N₁+N₂＝100；增益大小＝上一次增益大小×M₁％+该灰度值的理论增益大小×M₂％，其中：70≤M₁≤90，10≤M₂≤30，且M₁+M₂＝100；

其中：理论曝光时间及理论增益大小按下式计算：

计算机或DSP控制摄像机按上述参数调整曝光时间和增益大小，再进行下一次拍摄；拍摄到的图像信息再输入到微处理器，如此循环反复，直至完成拍摄。

本发明的优点是：(1)通过计算数字图像“天空部分”的平均灰度和平均灰度的变化幅度，经阈值比较，知道拍摄时间时的光照条件，即拍摄时是处于白天还是夜晚，是晴天还是阴天，是涵洞内还是涵洞外，从而使调整后的摄像机A/D转换级别自动适应光照条件的变化；(2)摄像机的曝光时间和增益大小是依据“地面部分”的平均灰度计算得到的，使得“地面部分”的图像质量得到了保证；(3)当光照条件不变或者变化不大时，微处理器较快地可将摄像机的拍摄参数调整到最佳状态；(4)当光照条件变化较大时，由于曝光时间和增益大小的调节不仅依据“地面部分”的平均灰度，还与上一次的曝光时间和增益大小相关联，因此，即可使得摄像机的拍摄参数较快地调整到理想状态，又避免了图像闪烁的问题，实现了车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制。

附图说明：

图1是微处理器对摄像机拍摄的图像进行区域划分的示意图。图中的“天空部分”和“地面部分”表示微处理器将图像信息分成这两个部分。

图2是图像“地面部分”的平均灰度与理论曝光时间之间关系曲线的示意图。

图3是图像“地面部分”的平均灰度与理论增益大小之间关系曲线的示意图；

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法，该方法包含下列步骤：

a、将摄像机安装在汽车前部无遮挡的位置，摄像机对着汽车的正前方，其安装方法为：当汽车水平放置，前方无障碍物时，摄像机取到图像的上方的40％～50％为天空、其余为地面，如图1所示；

b、摄像机连接到计算机或DSP；

c、将摄像机的初始A/D转换级别调整到中间级别、初始曝光时间T₀调整到10ms、初始增益大小S₀调整到摄像头增益参数范围的中间值，进行拍摄；

d、计算机或DSP将从摄像机接收到的图像信息分成两部分：上方为“天空部分”、下方为“地面部分”，“天空部分”占40％～50％，其余为“地面部分”；分别计算两者的平均灰度；

平均灰度按下式进行计算

Grey＝0.3Red+0.59Green+0.11Blue

式中：Grey为平均灰度，Red为彩色图像的红色分量，Green为彩色图像的绿色分量，Blue为彩色图像的蓝色分量；并用“Grey上”表示“天空部分”的平均灰度，用“Grey下”表示“地面部分”的平均灰度；

e、当“Grey上”＜80时，即光照条件相当于夜晚或涵洞内的状况，若A/D转换级别已为最低级，A/D转换级别不变；否则，计算机或DSP控制摄像机将A/D转换级别向适合夜晚拍摄的A/D转换级别调整1级；

当80≤“Grey上”＜180时，即光照条件相当于阴天的状况，计算机或DSP将保持摄像机的A/D转换级别不变；

当“Grey上”≥180时，即光照条件相当于晴天的状况，若A/D转换级别已为最高级，A/D转换级别不变；否则，计算机或DSP将摄像机的A/D转换级别向适合晴天拍摄的A/D转换级别调整1级；

f、计算机或DSP根据地面部分平均灰度控制摄像头的曝光时间和增益大小，其理论曝光时间T₁及理论增益大小S₁按下式计算；

g、计算机或DSP将摄像机的曝光时间调整到T，T按下式进行计算：

T＝T₀×N₁％+T₁×N₂％

其中：T₀为上一次的曝光时间，T₁为理论曝光时间，70≤N₁≤90，10≤N₂≤30，且N₁+N₂＝100；

h、令T₀＝T，即将这一次的曝光时间T作为下一次计算曝光时间时的T₀；

i、计算机或DSP将摄像机的增益大小调整到S，S按下式进行计算：

S＝S₀×M₁％+S₁×M₂％

其中：S₀为上一次的增益大小，S₁为理论增益大小，70≤M₁≤90，10≤M₂≤30，且M₁+M₂＝100；

j、令S₀＝S，即将这一次的增益大小S作为下一次计算增益大小时的S₀；

k、摄像机按上述调整后的参数进行拍摄；

l、返回步骤c。

用计算机或DSP调节摄像机的A/D转换级别、曝光时间和增益大小的参数，为本领域的普通技术人员所公知。

实施例：

以下给出车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法的实施例子：

a、用大恒摄像头DH-HV1302UC，将其安装在DFL4181A2型半挂牵引汽车驾驶室内后视镜前，当前部无遮挡，且汽车水平放置时，摄像机取到图像的上方的40％为天空、其余为地面；

b、ADVANTECH工控机通过USB与工控机连接；

c.大恒摄像头DH-HV1302UC的A/D转换级别有0-3级，其中0级适于弱光拍摄，3级适于强光拍摄，增益可用范围为0-63和64-127两个区间，设定大恒摄像头的初始A/D转换级别为2级，初始增益大小为95，初始曝光时间为10毫秒，进行拍摄；

d、ADVANTECH工控机将从摄像机接收到的图像信息分成两部分：上方为“天空部分”、下方为“地面部分”，“天空部分”占40％，其余为“地面部分”，并分别计算两者的平均灰度；

平均灰度按下式进行计算

Grey＝0.3Red+0.59Green+0.11Blue

式中：Grey为平均灰度，Red为彩色图像的红色分量，Green为彩色图像的绿色分量，Blue为彩色图像的蓝色分量；

e、根据天空平均灰度调整摄像头A/D转换级别：

当天空平均灰度低于80并且摄像头A/D转换级别高于0级时，令摄像头A/D转换级别降低1级；

当天空平均灰度在80-180之间，摄像头A/D转换级保持在不变；

当天空平均灰度高于180并且摄像头A/D转换级别低于3级，令摄像头A/D转换级别增加1级；

f、计算机或DSP根据地面部分平均灰度控制摄像头的曝光时间和增益大小，其理论曝光时间T₁及理论增益大小S₁按下式计算；

g、ADVANTECH工控机将摄像机的曝光时间调整到T，T按下式进行计算：

T＝T₀×N₁％+T₁×N₂％

其中：T₀为上一次的曝光时间，T₁为理论曝光时间，70≤N₁≤90，10≤N₂≤30，且N₁+N₂＝100；

h、令T₀＝T，即将这一次的曝光时间T作为下一次计算曝光时间时的T₀；

i、ADVANTECH工控机将摄像机的增益大小调整到S，S按下式进行计算：

S＝S₀×M₁％+S₁×M₂％

其中：S₀为上一次的增益大小，S₁为理论增益大小，70≤M₁≤90，10≤M₂≤30，且M₁+M₂＝100；

j、令S₀＝S，即将这一次的增益大小S作为下一次计算增益大小时的S₀；

k、摄像机按上述调整后的参数进行拍摄；

l、返回步骤c。

Claims (1)

1.车载摄像机拍摄清晰车道图像的自动控制方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：

a、将摄像机安装在汽车前部无遮挡的位置，前方无障碍物时，摄像机取到图像的上方的40％～50％为天空、其余为地面；

b、摄像机连接到计算机或DSP；

c、将摄像机的初始A/D转换级别调整到中间级别、初始曝光时间T₀调整到10ms、初始增益大小S₀调整到摄像头增益参数范围的中间值，进行拍摄；

d、计算机或DSP将从摄像机接收到的图像信息分成两部分：上方为“天空部分”、下方为“地面部分”，“天空部分”占40％～50％，其余为“地面部分”；分别计算两者的平均灰度；

平均灰度按下式进行计算

Grey＝0.3Red+0.59Green+0.11Blue

式中：Grey为平均灰度，Red为彩色图像的红色分量，Green为彩色图像的绿色分量，Blue为彩色图像的蓝色分量；并用“Grey上”表示“天空部分”的平均灰度，用“Grey下”表示“地面部分”的平均灰度；

e、当“Grey上”＜80时，若A/D转换级别已为最低级，A/D转换级别不变；否则，计算机或DSP控制摄像机将A/D转换级别向适合夜晚拍摄的A/D转换级别调整1级；

当80≤“Grey上”＜180时，计算机或DSP将保持摄像机的A/D转换级别不变；

当“Grey上”≥180时，若A/D转换级别已为最高级，A/D转换级别不变；否则，计算机或DSP将摄像机的A/D转换级别向适合晴天拍摄的A/D转换级别调整1级；

f、计算机或DSP根据地面部分平均灰度控制摄像头的曝光时间和增益大小，其理论曝光时间T₁及理论增益大小S₁按下式计算；

g、计算机或DSP将摄像机的曝光时间调整到T，T按下式进行计算：

T＝T₀×N₁％+T₁×N₂％

其中：T₀为上一次的曝光时间，T₁为理论曝光时间，70≤N₁≤90，10≤N₂≤30，且N₁+N₂＝100；

h、令T₀＝T；

i、计算机或DSP将摄像机的增益大小调整到S，S按下式进行计算：

S＝S₀×M₁％+S₁×M₂％

其中：S₀为上一次的增益大小，S₁为理论增益大小，70≤M₁≤90，10≤M₂≤30，且M₁+M₂＝100；

j、令S₀＝S；

k、摄像机按上述调整后的参数进行拍摄；

l、返回步骤c。

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