CN101873433A - 摄像机的背光自动调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摄像机的背光自动调节装置及方法。拍摄动影像的摄像机利用电荷耦合装置或者互补金属氧化物半导体之类的成像元件，对拍摄影像的像素进行扫描，检测低亮度级的暗像素和高亮度级的亮像素，同时，如果上述暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ亮度值，然后以上述Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作；如果上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数的话，则以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作，从而能够自动区分执行暗像素多的状态下的背光补偿动作和暗像素少的状态下的背光补偿动作，进而能够执行更加适合拍摄状态的背光补偿动作。

Description

摄像机的背光自动调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种摄像机的背光自动调节装置及方法(Apparatus and methodfor automatic controling backlight of camera)。更具体地说，涉及利用电荷耦合装置(CCD：Charge Coupled Device)或者互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor)之类的成像元件拍摄动影像的摄像机的背光自动调节装置及方法。
背景技术
通常，拍摄动影像的摄像机广泛使用着电荷耦合装置(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的成像元件(Photographing Device)，例如，如图1所示，上述摄像机(Camera)将安装在特定区域拍摄的摄像机影像输出到数字视频录像机(DVR：Digital Video Recorder)上。
而且，上述数字视频录像机(DVR)或者将上述摄像机影像以数据文件(Data File)形式储存在硬盘(HDD)等存储介质上，或者显示在监控器画面上，所以负责管理上述数字视频录像机的用户能够通过上述监控器监视实时拍摄的摄像机影像，或者能够对储存在上述存储介质上的数据文件进行再现，监视以前拍摄的摄像机影像。
同时，上述摄像机配置有背光(Backlight)功能，上述背光功能是指，当高亮度区域和低亮度区域并存于拍摄影像内时，将加重值置于低亮度区域，执行打开光圈(IRIS Open)、提高增益(Gain Up)以及调节成像元件快门速度(ShutterSpeed)的一系列的背光补偿(Backlight Compensation)动作。
因此，如果执行上述背光补偿动作的话，则上述低亮度区域的亮度级将增加，使用户能够正常收看黑暗的被拍摄物体，例如，如图2所示，如果上述摄像机在正常(Normal)状态下拍摄车辆前面的话，用户将能够正常看到车辆号码牌上记载的数字等。
但是，如果车辆的前灯(Head Light)打开的话，则会因为高亮度区域和低亮度区域并存于摄像机影像内，而让用户看不到对应于上述低亮度区域的车辆号码牌上的数字。此时，上述摄像机在上述高亮度区域和低亮度区域并存于摄像机影像内时，将对背光状态进行检测，同时执行打开光圈、提高增益以及调节快门速度等一系列的背光补偿动作。
另外，上述摄像机如果执行背光补偿动作的话，则上述低亮度区域的亮度级和高亮度区域的亮度级将一起增加，例如在车辆前灯之类的高亮度区域存在的状态下，如果执行背光补偿动作的话，上述高亮度区域的亮度级将会过于增大，从而产生很多噪声成分。
同时，上述普通摄像机为执行背光补偿动作，使用事先设定的一个特定目标亮度(Target Luminance)值，因而会产生无法自动区分执行更加适合多种拍摄状态的背光补偿动作的问题。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而研发出来的，目的在于提供一种能够使动影像摄像机对拍摄影像的像素(Pixel)进行扫描，自动区分执行低亮度级的暗(Dark)像素多的状态下的背光补偿动作和暗像素少的状态下的背光补偿动作的摄像机的背光自动调节装置及方法。
为实现上述目的，本发明的摄像机的背光自动调节方法包括以下3个步骤：第1步骤，对拍摄影像的像素进行扫描，检测暗像素和亮像素；第2步骤，如果上述暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ(Delta)亮度值；第3步骤，以上述计算出的Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
本发明的摄像机的背光自动调节方法，其中，它还包括如果上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数的话，以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作的步骤。
本发明的摄像机的背光自动调节方法，其中，上述暗像素是指具有最高亮度级5％以下亮度值的像素，上述亮像素是指具有最高亮度级80％以上亮度值的像素，上述规定个数被设定成最大像素个数1％以上的值。
另外，本发明的摄像机的背光自动调节装置包括以下三个组成部分：扫描装置，用于扫描拍摄影像像素；检测装置，用于根据上述扫描的各像素亮度值来检测背光状态；控制装置，用于对上述扫描的像素中的暗(Dark)像素和亮像素进行检测，如果暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ(Delta)亮度值，并以上述计算出的Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
本发明的摄像机的背光自动调节装置，其中，上述控制装置如果在上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数的话，则以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
本发明的摄像机的背光自动调节装置，其中，上述暗像素是指具有最高亮度级5％以下亮度值的像素，上述亮像素是指具有最高亮度级80％以上亮度值的像素，上述规定个数被设定成最大像素个数1％以上的值。
本发明的摄像机的背光自动调节装置及方法，拍摄动影像的摄像机对拍摄影像的像素(Pixel)进行扫描，检测低亮度级的暗(Dark)像素和高亮度级的亮像素，同时如果上述暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ(Delta)亮度值，然后以以上述Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作；如果上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数，则以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作，从而能够自动区分执行暗像素多的状态下的背光补偿动作和暗像素少的状态下的背光补偿动作，进而能够执行更加适合拍摄状态的背光补偿动作。
附图说明
图1是普通摄像机和数字视频录像机连接使用的实施例示意图；
图2是普通摄像机的背光补偿实施例示意图；
图3是适用本发明的背光自动调节装置及方法的摄像机实施例示意图；
图4是本发明的摄像机的背光自动调节方法操作流程图；
图5是本发明的算出Δ亮度值的过程示意图。
附图中主要部分的符号说明
10：变焦镜头        11：焦距镜头
12：光圈                13：成像元件
14：光圈调节部          15：电荷耦合装置驱动部
16：模拟增益控制部      17：A/D转换器
18：数字增益控制部      19：数字信号处理部
20：像素扫描部          21：背光检测部
22：微型计算机          23：存储器
具体实施方式
下面参照附图对本发明的摄像机的背光自动调节装置及方法的优选实施例进行详细说明。
首先，本发明的背光自动调节装置及方法适用于配置有广泛应用于动影像拍摄的电荷耦合装置(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)等成像元件的监控用摄像机(Monitoring Camera)等各种类型摄像机。
图3是本发明适用的摄像机构成示意图。例如，上述摄像机包括以下几个组成部分：变焦镜头10、焦距镜头11、光圈12、成像元件13、光圈调节部14、电荷耦合装置驱动部15、模拟增益控制部16、A/D转换器17、数字增益控制部18、数字信号处理部19、像素扫描部20、背光检测部21、微型计算机22、存储器23等。
同时，上述像素扫描部20将以经上述数字信号处理部19进行信号处理的拍摄影像为像素单位进行扫描(Scan)，检测各像素的亮度(Luminance)级，而上述背光检测部21则在上述像素扫描结果是高亮度区域和低亮度区域并存于拍摄影像内时，检测背光(Backlight)状态。
另外，上述微型计算机22如果检测上述背光状态的话，则执行下列通常的背光补偿动作，即，通过操作控制上述光圈调节部14，增加光圈打开(IRIS Open)量，或者通过操作控制上述模拟增益控制部16，增加增益值，或者通过操作控制上述电荷耦合装置驱动部15，减少快门速度。
同时，上述微型计算机22将对经上述像素扫描部20检测的各像素亮度值进行确认，区分低亮度级的暗(Dark)像素和高亮度级的亮像素，然后区分执行上述暗像素多的状态下的背光补偿动作和上述暗像素少的状态下的背光补偿动作。下面对此进行详细说明。
图4是本发明的摄像机的背光自动调节方法的操作流程图。例如，安装在特定场所等的摄像机在拍摄被拍摄物体(Object)时(S10)，上述摄像机的像素扫描部20将以经上述数字信号处理部19进行信号处理的拍摄影像视频帧(VideoFrame)为像素单位进行扫描(S11)。
而且，上述背光检测部21在上述扫描结果是高亮度区域和低亮度区域并存于拍摄影像内时，例如，如果事先设定的0～4095亮度级范围中200亮度级以下的低亮度区域和3500亮度级以上的高亮度区域并存的话，则上述背光检测部21把告知是背光拍摄状态的检测信号输出到上述微型计算机22上。
同时，上述微型计算机22如果接收到上述告知是背光状态的检测信号的话，则将加权值置于上述拍摄影像内的低亮度区域和高亮度区域中的低亮度区域，执行打开光圈、提高模拟增益、减少电荷耦合装置快门速度等一系列背光补偿动作，而上述微型计算机22则对经上述像素扫描部20进行扫描及检测的各像素亮度值予以确认，区分低亮度级的暗像素和高亮度级的亮像素(S12)。
而且，将识别上述暗像素的个数是否超过事先设定的规定个数(S13)，上述暗像素是指具有最高亮度级5％以下亮度值的像素，上述亮像素是指具有最高亮度级80％以上亮度值的像素，上述规定个数可被设定成最大像素个数1％以上的值。
例如，上述规定个数可被设定成最大47万像素中的1％以上——5000个，上述亮像素可被设定成最高4095亮度级中的80％以上——4000亮度级以上的像素，上述暗像素可被设定成最高4095亮度级中的5％以下——200亮度级以下的像素。
同时，上述微型计算机22如果在上述暗像素的个数超过事先设定的5000个的话，则判断出是背光状态中的相对暗状态，然后上述扫描的像素的所有亮度值减去上述亮像素的亮度值，再利用该计算出的亮度值如图5所示计算出Δ(Delta)亮度值(S14)。
而且，将上述Δ亮度值设定为用于背光补偿的目标亮度值，执行打开光圈、提高增益、减少快门速度等一系列背光补偿动作(S15)。
相反，如果上述暗像素的个数未超过事先设定的5000个的话，则判断出是背光状态中的相对亮状态，然后将上述扫描的像素的所有亮度值设定为用于背光补偿的目标亮度值，执行打开光圈、提高增益、减少快门速度等一系列的背光补偿动作(S16)。
即，本发明适用的摄像机能够自动执行背光补偿动作，在当前背光状态是存在许多暗像素的相对暗的拍摄状态时，将除亮像素的亮度值之外的Δ亮度值设定为背光目标亮度值，执行与此相对应的背光补偿动作，从而能够执行更加适合拍摄状态的背光补偿动作。
如上所述的本发明优选实施例是出于例示目的而提出来的，相关工作人员完全可以在下面权利要求项所记载的本发明技术思想及其技术范围内，对其他各种实施例进行改良、变更、替代或者附加等。

Claims (8)

1.一种摄像机的背光自动调节方法，其特征在于：它包括以下三个步骤：
第1步骤，对拍摄影像的像素进行扫描，检测暗(Dark)像素和亮像素；
第2步骤，如果上述暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ(Delta)亮度值；
第3步骤，以上述计算出的Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
2.如权利要求1所述的摄像机的背光自动调节方法，其特征在于：它还包括如果上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数的话，则以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作的步骤。
3.如权利要求1所述的摄像机的背光自动调节方法，其特征在于：上述暗像素是指具有最高亮度级5％以下亮度值的像素，上述亮像素是指具有最高亮度级80％以上亮度值的像素。
4.如权利要求1所述的摄像机的背光自动调节方法，其特征在于：上述规定个数被设定成最大像素个数1％以上的值。
5.一种摄像机的背光自动调节装置，其特征在于：它包括以下三个组成部分：
扫描装置，用于扫描拍摄影像像素；
检测装置，用于根据上述扫描的各像素亮度值来检测背光状态；
控制装置，用于对上述扫描的像素中的暗(Dark)像素和亮像素进行检测，如果暗像素的个数超过事先设定的规定个数的话，则所有像素的亮度值减去上述亮像素的亮度值，计算出Δ(Delta)亮度值，并以上述计算出的Δ亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
6.如权利要求5所述的摄像机的背光自动调节装置。其特征在于：上述控制装置如果在上述暗像素的个数未超过事先设定的规定个数的话，则以所有像素的亮度值为基准，自动执行背光补偿动作。
7.如权利要求5所述本发明的摄像机的背光自动调节装置，其特征在于：上述暗像素是指具有最高亮度级5％以下亮度值的像素，上述亮像素是指具有最高亮度级80％以上亮度值的像素。
8.如权利要求5所述的摄像机的背光自动调节装置，其特征在于：上述规定个数被设定成最大像素个数1％以上的值。
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