CN102025920B - 曝光时间调整方法和装置以及应用此装置的摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种摄像头曝光时间调整方法及装置，所述摄像头的曝光时间类型包括第一类型和第二类型，w1为第一权重，w2为第二权重，当当前帧的当前曝光时间类型下未检测到闪烁现象，则该当前帧的当前曝光时间类型对应的权重增加，不对应的权重减小；当当前帧的当前曝光时间类型下检测到闪烁现象，则该当前帧的当前曝光时间类型对应的权重减小，不对应的权重增加。根据所述两个权重的大小来判断下一帧图像的曝光事件类型，也就是说选择其中权重较大的曝光时间类型作为下一帧图像的曝光事件类型。本发明利用权重自适应的方法实现了较高的曝光时间调整准确性，有着优于现有技术的鲁棒性。

Description

曝光时间调整方法和装置以及应用此装置的摄像头

【技术领域】

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及曝光时间调整方法和装置。

【背景技术】

随着摄像头在社会生活和家庭娱乐等领域的广泛运用，摄像头涉及的技术也经历着日新月异的发展。摄像头一般采用行曝光的方式，即不同行的图像是在不同的时刻曝光采集得到的。日常使用的灯多是采用幅度周期变化的交流电供电，所产生的亮度功率也是周期波动变化的。因此，当行曝光时间不是灯光功率周期的整数倍时，便会由于不同行接收到的光能不同，发生不同行亮度的明暗变化，从而在图像中形成明暗条纹，这种现象称为闪烁(flicker)现象。

在实际中，为了消除闪烁现象，只需设定摄像头的曝光时间为供电电压功率的周期的整数倍即可。例如，如果摄像头实施环境的供电频率是50Hz，电压功率的周期就是1/100秒，则设定摄像头的曝光时间是1/100秒的整数倍即可；如果摄像头实施环境的供电频率是60Hz，电压功率的周期就是1/120秒，则设定曝光时间是1/120秒的整数倍即可。但是，不同国家的地区的供电频率是不同的，有的国家的供电频率是60Hz，而有的国家的供电频率是50Hz，所以，无法设定一个固定的曝光时间，使得摄像头在所有国家和地区使用时都不会产生闪烁现象。

现在的消除摄像头闪烁现象的方法中，主要分为两个步骤：步骤一，对摄像头设定一个任意的初始曝光时间，然后检测摄像头采集的图像是否存在闪烁现象；步骤二，如果存在闪烁现象，则调整该摄像头的曝光时间。例如：首先设定摄像头的曝光时间为1/100的整数倍或者1/120的整数倍，然后，判断图像中是否存在闪烁现象，如果不存在，则证明当前的曝光时间是电压功率的整数倍，保持当前的曝光时间不变，如果存在闪烁现象，则认为当前的曝光时间不是电压功率的整数倍，则调整曝光时间为另外一个值。

其中判定图像中是否存在闪烁的方法一般采用基于相邻帧作差的方法，在当前设定的曝光时间的情况下，取当前连续两帧图像的对应行的像素的差值，然后根据这些差值的特性，判定当前帧图像是否存在闪烁现象，例如本发明人的申请号为200710065229.3、授权公告号为CN 100562072C的中国专利《一种消除摄像头图像的方法、装置及一种摄像头》中所述的方法。这种基于帧差的方法在摄像头静止情况下，以及视场中没有大范围运动物体时，能够取得较好的效果。但是，当摄像头运动时，由于获得的差值是图像变化和光能变化同时引起的亮度变化的叠加，而且图像变化的强度要远远大于光能变化的强度，因此，采用这种基于帧差的方法必然会产生较大误差，准确度低。此外，当视场中存在大范围运动物体时，运动物体造成的图像变化也会大于闪烁本身引起的图像亮度变化。因而上述方法只适用于静止摄像头简单场景。

因此，有必要提出一种新的技术方案来解决上述缺点。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的一个目的在于提供一种图像闪烁检测方法及装置，其可以精确地判定图像中是否存在闪烁现象。

本发明的另一个目的在于提供一种摄像头曝光时间调整方法及装置，其可以根据权重比较来自适应调整摄像头的曝光时间。

本发明的再一个目的在于提供一种摄像头，其可以自动适应环境灯光而调整曝光时间。

为了达到本发明的目的，根据本发明的一方面，本发明提供了一种图像闪烁检测方法，其包括：采集当前帧图像和先前帧图像；判断所述当前帧图像和先前帧图像之间的亮度值变化是否达到预定阀值，如果所述亮度值变化达到了预定阀值，获取所述当前帧图像和先前帧图像的特征点；根据所述特征点确定所述当前帧图像和先前帧图像的仿射变换矩阵的参数；采用所述仿射变换矩阵对先前帧图像进行仿射变换得到变换图像；和利用当前帧图像和变换图像确定是否存在闪烁现象。

进一步地，判断所述当前帧图像和先前帧图像之间的亮度值变化是否超过预定阀值包括：将所述当前帧图像和先前帧图像上对应像素点的亮度值作差，获得当前帧图像的各个像素点的亮度差；判断当前帧图像的每个像素点的亮度差的绝对值是否达到第一阈值，如果是，则判定该像素点发生了变化，如果不是，判定该像素点没有发生变化；判断当前帧图像的采样行中没有发生变化的像素点的数目是否达到第二阈值，如果是，则判定该采样行没有发生变化，如果不是，判定该采样行发生了变化；和判断当前帧图像中没有发生变化的采样行数是否达到第三阈值，如果是，则判定当前帧图像没有发生变化，如果不是，则判定当前帧图像亮度值变化达到了预定阀值，其中，所述采样行是当前帧的每一行或者按预定策略采样的部分行。

进一步地，所述获取所述当前帧图像和先前帧图像的特征点包括：通过SIFT特征匹配算法生成所述当前帧图像和先前帧图像的关键点及每个关键点的SIFT特征向量；计算先前帧图像的每一个关键点的SIFT特征向量与当前帧图像的所有关键点的SIFT特征向量之间的欧式距离；和当所述欧式距离中最小距离除以次小距离小于预设比例阈值时，将该关键点作为先前帧图像的特征点，并且将最小距离对应的当前帧图像的关键点作为当前帧图像的特征点。

进一步地，根据所述特征点确定所述当前帧图像和先前帧图像的仿射变换参数的步骤包括：随机选取所述当前帧和先前帧图像的对应的若干个特征点；根据选取的当前帧图像和先前帧图像的特征点计算仿射变换矩阵内的参数；根据所述仿射变换矩阵对先前帧图像的每一个特征点进行仿射变换后在当前帧图像中寻找与其对应的特征点；和判断在当前帧图像中存在对应的特征点的先前帧图像的特征点的数目是否达到第四阀值，如果是，则所述仿射变换矩阵内的参数即为所述当前帧图像和先前帧图像的仿射变换参数，如果不是，则重复以上步骤。

进一步地，计算仿射变换参数的公式是：

$\left(\begin{array}{cccc}{x}_1^{\′}& -y_1^{\′\′}& 1& 0\\ y_1^{\′}& x_1^{\′}& 0& 1\\ x_2^{\′}& -y_2^{\′}& 1& 0\\ y_2^{\′}& x_2^{\′}& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}c\\ d\\ t_x\\ t_y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ x_2\\ y_2\end{array}\right)$

其中，(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)是先前帧图像的两个特征点，(x₁，y₁)是特征点(x′₁，y′₁)在当前帧图像中的对应特征点，(x₂，y₂)是特征点(x′₂，y′₂)在当前帧图像中的对应特征点，c，d，t_x，t_y是仿射变换参数，所述仿射变换矩阵为：

$\left(\begin{array}{ccc}c& -d& t_x\\ d& c& t_y\\ 0& 0& 1\end{array}\right).$

进一步地，所述在当前帧图像中存在对应的特征点的先前帧图像的特征点的数目小于第五阀值时，舍弃所述当前帧图像和先前帧图像，重新采集新的当前帧图像和新的先前帧图像。

为了达到本发明的目的，根据本发明的一方面，本发明提供了一种图像闪烁检测装置，其包括：图像采集模块，采集图像；亮度变化检测模块，检测相邻图像之间的亮度变化是否达到预定阀值；图像配准模块，对于亮度变化达到预定阀值的相邻图像进行图像配准；和闪烁检测模块，对于亮度变化未达到预定阀值的相邻图像、或者图像配准后的相邻图像检测是否存在闪烁现象。

进一步地，所述亮度变化检测模块包括相邻帧作差单元、像素点亮度变化检测单元、采样行亮度变化检测单元和图像亮度变化检测单元，所述相邻帧作差单元将相邻帧图像上对应像素点的亮度值作差，获得图像上各个像素点的亮度差；所述像素点亮度变化检测单元判断每个像素点的亮度差的绝对值是否达到第一阈值，如果是，则判定该像素点发生了变化，如果不是，判定该像素点没有发生变化；所述采样行亮度变换单元判断采样行中没有发生变化的像素点的数目是否达到第二阈值，如果是，则判定该采样行没有发生变化，如果不是，判定该采样行发生了变化；和所述图像亮度变化检测单元判断图像中没有发生变化的采样行数是否达到第三阈值，如果是，则判定亮度值变化没有达到预定阀值，如果不是，则判定亮度值变化达到了预定阀值。

进一步地，所述采样行亮度变换单元中判断的采样行是图像中的每一行或者按照预定策略采样的部分行。

进一步地，所述图像配准模块包括特征点提取单元、仿射变换参数计算单元、仿射变换参数检验单元和图像配准单元，所述特征点提取单元提取所述相邻图像之间的特征点；所述仿射变换参数计算单元根据部分特征点计算所述相邻图像之间的仿射变换参数；所述仿射变换参数检验单元检验所述仿射变换参数是否有效，如果无效，则所述仿射变换参数计算单元重新利用其他特征点计算所述相邻图像之间的仿射变换参数；和所述图像配准单元根据所述仿射变换参数变换相邻图像至同一坐标空间。

为了达到本发明的目的，根据本发明的另一方面，本发明提供了一种摄像头曝光时间调整方法，所述摄像头的曝光时间类型包括第一类型和第二类型，w1为第一权重，w2为第二权重，其包括：如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第一类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1，其中w_1，t-1，w_2，t-1是第t-1帧图像的曝光时间类型权重，0＜a＜1；如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第二类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；当w_1，t＞w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第一类型的曝光时间，当w_1，t＜w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第二类型的曝光时间，其中t为大于等于1的整数。

进一步地，其中第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型权重的w_1，t＝w_{2， t}＝0。

进一步地，其中第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型为预设的第一类型或者第二类型。

进一步地，所述第一类型的曝光时间为1/100秒，所述第二类型的曝光时间为1/120秒。

为了达到本发明的目的，根据本发明的另一方面，本发明提供了一种摄像头曝光时间调整装置，其包括：权重存储单元，存储第一权重w₁和第二权重w₂的值；曝光时间类型存储单元，存储曝光时间类型j，当j＝1时表示第一类型，当j＝2时表示第二类型；闪烁检测单元，检测摄像头采集的图像是否有闪烁现象；权重计算单元，当有新的闪烁现象检测结果时，计算新的第一权重w′₁和第二权重w′₂的值以更新所述权重存储单元中的值：

$w_i^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\α}*w_i+1;& i=j\\ \mathrm{\α}*w_i;& i\≠j\end{array}\right.,$ 当前帧未检测出闪烁现象；

$w_i^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\α}*w_i+1;& i\≠j\\ \mathrm{\α}*w_i;& i=j\end{array}\right.,$ 当前帧检测出了闪烁现象；

和曝光时间调整单元，判断所述权重存储单元内的第一权重w₁和第二权重w₂之间的大小，当w₁＞w₂时，令j＝1，当w₁＜w₂时，j＝2，其中α大于0且小于1。

进一步地，其中第一权重w₁和第二权重w₂的初始值为0，所述曝光时间类型j的初始值为1或者2中的任一个。

为了达到本发明的目的，根据本发明的再一方面，本发明提供了一种摄像头，其包括所述图像闪烁检测装置和所述摄像头曝光时间调整装置两者中的至少一个。

与现有技术相比，本发明通过对图像发生变化的情况进行区分，在不发生剧烈变化的情况下可以采用传统的消除摄像头图像闪烁方法，提高了处理速度，而在发生剧烈变化的情况下，先采用图像配准确定图像对应关系，再在配准图像上判定是否存在闪烁现象，对于在摄像头存在大范围运动的应用场景中，效果好于传统的方法。同时本发明还提出了一种摄像头曝光时间调整方法，比现有技术中的调整方法更加精确。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明的一个实施例中的图像闪烁检测方法的方法流程图；

图2为本发明的一个实施例中的图像闪烁检测装置的结构方框图；

图3为本发明的一个实施例中的图像采集模块的结构方框图；

图4为本发明的一个实施例中的亮度变化检测模块的结构方框图；

图5为本发明的一个实施例中的图像配准模块的结构方框图；和

图6为本发明的一个实施例中的摄像头曝光时间调整装置的结构方框图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

本发明中的图像闪烁检测方法及装置，根据图像中发生变化的剧烈程度来区别处理。也就是说，对于其中变化不是特别剧烈的图像，依然可以采用现有技术中的各种检测方法进行检测；而对于其中变化特别剧烈的图像，采用图像配准技术确定相邻帧之间的图像对应关系，再利用配准后的图像判定是否存在闪烁现象。其中利用配准后的图像判定是否存在闪烁现象也可以采用现有技术中的各种检测方法进行检测。

请参考图1，其示出了本发明的一个实施例中的图像闪烁检测方法100的方法流程图。所述图像闪烁检测方法100包括：

步骤102，采集当前帧图像和先前帧图像；

通常摄像头之类的图像采集设备在初始时会设置有默认曝光时间。这里的默认曝光时间会因国家和地区的供电频率的不同而设置不同。例如，中国的供电频率是50Hz，电压功率的周期就是1/100，则设定所述默认曝光时间是1/100的整数倍；美国的供电频率是60Hz，电压功率的周期就是1/120，则设定所述曝光时间是1/120的整数倍即可。当然，也有可能是其他类型的默认曝光时间。此时，所述摄像头可以按照所述默认曝光时间采集一帧帧图像。通常检测图像闪烁的方法都是利用帧间信息来检测的，本实施例中选择了当前帧和当前帧的先前帧的帧间信息来检测。

步骤104，判断所述当前帧图像和先前帧图像之间的亮度值变化是否达到预定阀值，如果是，则步骤106，如果不是，则步骤114；

由于摄像头的亮度值变化主要由两方面引起，其中一方面是摄像头的默认曝光时间与所在实施环境的供电频率不一致所导致的，可以称之为光能变化；另一方面是摄像头自身运动或者采集的图像中有较大范围运动物体所导致的，可以称之为图像变化。其中光能变化对图像闪烁现象的检测是有用信息，而图像变化对图像闪烁现象的检测是干扰信息。本步骤可以检测图像中的图像变化程度是否剧烈，如果剧烈程度超过了预定阀值，则进入步骤106；如果剧烈程度没有超过预定阀值，则进入步骤112，检测所述当前帧和先前帧图像是否存在闪烁现象，所述闪烁现象的检测方法可以采用现有技术中的检测方法进行检测，比如本发明人的申请号为200710065229.3、授权公告号为CN 100562072C的中国专利《一种消除摄像头图像的方法、装置及一种摄像头》中所述的相应方法。

所述步骤104可以采用如下方式实现：

将所述当前帧图像和先前帧图像上对应像素点的亮度值作差，获得当前帧图像的各个像素点的亮度差；

判断当前帧图像的每个像素点的亮度差的绝对值是否达到第一阈值，如果是，则判定该像素点发生了变化，如果不是，判定该像素点没有发生变化；

判断当前帧图像的采样行中没有发生变化的像素点的数目是否达到第二阈值，如果是，则判定该采样行没有发生变化，如果不是，判定该采样行发生了变化；和

判断当前帧图像中没有发生变化的采样行数是否达到第三阈值，如果是，则判定当前帧图像没有发生变化，如果不是，则判定当前帧图像亮度值变化达到了预定阀值，

其中，所述采样行是当前帧的每一行，当然为了进一步地减少计算量，所述采样行为按预定策略采样的部分行，比如所述预定策略是每隔一行采集一行。在一些实施例中，还可以对列采样进行如上的相似步骤以提高检测准确性。

其中步骤106至步骤112为基于图像配准技术来消除或者说消弱当前帧和先前帧图像中的剧烈的图像变化，以使后续的图像闪烁检测过程中的干扰信息减少而更为准确。

步骤106，运用SIFT特征匹配算法得到所述当前帧图像和先前帧图像的特征点；

SIFT(Scale Invariant Feature Transform，尺度不变特征变换)算法是一种基于尺度空间的特征检测而获得相应图像间的特征点的算法。其一个优点就是能够对于两幅内部物体角度或者位移变化很大的图像进行准确的特征检测和匹配点。SIFT算法首先在尺度空间进行特征检测，并确定关键点的位置和关键点所处的尺度，然后使用关键点邻域梯度的主方向作为该点的方向特征，以实现算子对尺度和方向的无关性。通常一幅图像SIFT特征向量的生成算法总共包括4步：

第一步，尺度空间极值检测，以初步确定关键点位置和所在尺度；

第二步，通过拟合和三维二次函数以精确确定关键点的位置和尺度，同时去除低对比度的关键点和不稳定的边缘相应的，以增强匹配稳定性，提高抗噪声能力；

第三步，利用关键点邻域像素的梯度方向分布特性为每个关键点指定方向参数，使算子具备旋转不变性；

第四步，生成SIFT特征向量。

当当前帧图像和先前帧图像的SIFT特征向量生成后，可以采用关键点特征向量的欧式距离作为当前帧图像和先前帧图像中关键点的相似性判定度量。也就是说，取先前帧图像中的某个关键点，并找出其与当前帧图像中欧式距离最近的前两个关键点，在这两个关键点中，如果最近的距离除以次近的距离少于某个比例阀值，则接受这一对匹配点，将其分别作为当前帧图像和先前帧图像的特征点。降低所述比例阀值，SIFT匹配点数目会减少，但会更加稳定。

步骤108，根据所述特征点采用Ransac算法确定所述当前帧图像和先前帧图像的仿射变换矩阵的参数；

随机选取先前帧图像的T个特征点和当前帧图像中对应得T个特征点，T可以取为2，设先前帧图像的两个特征点为(x′₁，y′₁)和(x′₂，y′₂)，其在当前帧图像中对应的特征点为(x₁，y₁)和(x₂，y₂)，则可通过以下公式计算仿射变换参数c，d，t_x，t_y：

$\left(\begin{array}{cccc}{x}_1^{\′}& -y_1^{\′\′}& 1& 0\\ y_1^{\′}& x_1^{\′}& 0& 1\\ x_2^{\′}& -y_2^{\′}& 1& 0\\ y_2^{\′}& x_2^{\′}& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}c\\ d\\ t_x\\ t_y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ x_2\\ y_2\end{array}\right)$

根据计算得到的仿射变换参数c，d，t_x，t_y建立仿射变换矩阵的形式如下：

$M=\left(\begin{array}{ccc}c& -d& t_x\\ d& c& t_y\\ 0& 0& 1\end{array}\right)$

计算先前帧图像的特征点经仿射变换后的坐标，并判定当前帧图像中在所述坐标上是否存在特征点与其对应，进一步可判断在当前帧图像中存在对应特征点的先前帧图像的特征点数目是否大于第四阀值，如果是，则认为所述仿射变换参数有效，如果不是，则重复选取特征点来重复步骤104直到获得有效的仿射变换参数。

特别地，所述在当前帧图像中存在对应特征点的先前帧图像的特征点数目小于第五阀值时，认为该当前帧图像和先前帧图像之间发生了过于不规则的运动，故舍弃所述当前帧图像和先前帧图像，重新采集新的当前帧图像和新的先前帧图像。

步骤110，采用所述仿射变换矩阵对先前帧图像进行仿射变换得到变换图像；

利用所述仿射变换矩阵M将先前帧图像的每个点都做仿射变换，获得与所述当前帧图像对应的变换图像。特别地，如果所述变换图像中的点在当前帧图像中的对应点超出了当前帧图像的范围时，则判定该点为无效点，最终变换图像中只保留有效点。

步骤112，利用当前帧图像和变换图像确定是否存在闪烁现象。

利用所述当前帧图像和变换图像确定是否存在闪烁现象，所述闪烁现象的检测方法可以采用现有技术中的检测方法进行检测，比如本发明人的申请号为200710065229.3、授权公告号为CN 100562072C的中国专利《一种消除摄像头图像的方法、装置及一种摄像头》中所述的相应方法。

综上所述，本发明中的图像闪烁检测方法的重点和亮点之一是：对图像变化程度比较剧烈的相邻帧进行图像配准，然后再进行闪烁现象的检测。应当认识到，本领域技术人员可能通过其他方式的图像配准技术达到同样的技术效果，比如将所述当前帧图像经过仿射变换获得与先前帧图像对应的变换图像等等。基于同一发明构思，本发明同时还提供一种图像闪烁检测装置。

请参考图2，其示出了本发明的一个实施例中的图像闪烁检测装置200的结构方框图。所述图像闪烁检测装置200包括：图像采集模块220、亮度变化检测模块240、图像配准模块260和闪烁检测模块280。

图像采集模块220可以是摄像头、感光CCD。所述图像采集模块220按照一定的曝光时间来采集一帧帧图像。在如图3所示实施例中，所述图像采集模块220包括图像采集单元222和曝光时间设定单元224。其中图像采集单元222按照一定的曝光时间来采集一帧帧图像，所述曝光时间设定单元224设定所述图像采集单元222的曝光时间。

亮度变化检测模块240检测所述图像采集模块220采集的相邻图像的亮度变化是否超过了预定阀值，如果所述亮度变化没有超过预定阀值时，将所述相邻图像传输给闪烁检测模块280；如果所述亮度变化超过了预定阀值，则将所述相邻图像传输给图像配准模块260。在如图4所示实施例中，所述亮度变化检测模块240包括有相邻帧作差单元242、像素点亮度变化检测单元244、采样行亮度变化检测单元246和图像亮度变化检测单元248。所述相邻帧作差单元242将相邻帧图像上对应像素点的亮度值作差，获得图像上各个像素点的亮度差；所述像素点亮度变化检测单元244判断每个像素点的亮度差的绝对值是否达到第一阈值，如果是，则判定该像素点发生了变化，如果不是，判定该像素点没有发生变化；所述采样行亮度变换单元246判断采样行中没有发生变化的像素点的数目是否达到第二阈值，如果是，则判定该采样行没有发生变化，如果不是，判定该采样行发生了变化；和所述图像亮度变化检测单元248判断当前帧图像中没有发生变化的采样行数是否达到第三阈值，如果是，则判定当前帧图像亮度值变化没有达到预定阀值，如果不是，则判定当前帧图像亮度值变化达到了预定阀值。

图像配准模块260在接收到所述亮度变化检测模块240检测为亮度值变化达到了预定阀值的相邻图像后，对所述相邻图像进行图像配准，并将配准后的相邻图像传输给所述闪烁检测模块280。在如图5所示实施例中，所述图像配准模块260包括特征点提取单元262、仿射变换参数计算单元264、仿射变换参数检验单元266和图像配准单元268。所述特征点提取单元262提取所述相邻图像之间的特征点；所述仿射变换参数计算单元264根据部分特征点计算所述相邻图像之间的仿射变换参数；所述仿射变换参数检验单元266检验所述仿射变换参数是否正确，如果不正确，则所述仿射变换参数计算单元264重新利用其他特征点计算所述相邻图像之间的仿射变换参数；所述图像配准单元268根据所述仿射变换参数变换相邻图像至同一坐标空间。

闪烁检测模块280在接收到所述亮度变换检测模块240检测为亮度值变化未达到预定阀值的相邻图像，或者接收到所述图像配准模块260进行图像配准后的相邻图像时，利用所述相邻图像的亮度值变化检测是否存在闪烁现象。所述闪烁检测模块280可以采用本发明人的申请号为200710065229.3、授权公告号为CN 100562072C的中国专利《一种消除摄像头图像的方法、装置及一种摄像头》中所述的相应装置。

综上，本发明中的图像闪烁检测方法及装置不仅在摄像头静止情况或者视场中没有大范围运动物体的实施环境下能够取得较好的检测效果，而且在摄像头运动时或者当视场中存在大范围运动物体时，也能够取得较好的检测效果。

另一方面，所述曝光时间设定单元224在现有技术中的一种实现方法是简单地被人工设定，另一种实现方法是在所述闪烁检测模块280检测到相邻图像有闪烁现象时直接调整所述曝光时间。在后一种实现方法中，如果所述闪烁检测模块280的检测出现错误，就会导致所述曝光时间设定单元224也作出错误的设定。为了解决该缺陷，本发明人同时提出来一种摄像头曝光时间调整方法及装置，所述方法及装置利用连续多帧图像的闪烁检测结果来改变相应曝光时间类型的权重，当某一种曝光时间类型的权重超过了一定阀值，就设定曝光时间为该种曝光时间类型。

详细地讲，假设实施例中的摄像头的曝光时间类型包括第一类型和第二类型，w₁为图像的曝光时间类型为第一类型的权重，w₂为图像的曝光时间类型为第二类型的权重。

如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第一类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1，其中w_1，t-1，w_2，t-1是第t-1帧图像的曝光时间类型权重，0＜a＜1；

如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第二类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；

当w_1，t＞w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第一类型的曝光时间，当w_1，t＜w_{2， t}时，对第t+1帧图像采取为第二类型的曝光时间，其中t为大于等于1的整数。

其中第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型权重的w_1，t和w_2，t可以初始化为0。同时第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型可以为预设的第一类型或和第二类型中的任意一个。在一个具体的实施例中，所述第一类型的曝光时间为1/100秒，所述第二类型的曝光时间为1/120秒。

请参考图6，其示出了本发明的一个实施例中的摄像头曝光时间调整装置600的结构示意图。假设实施例中的摄像头的曝光时间类型包括第一类型和第二类型，w₁为图像的曝光时间类型为第一类型的权重，w₂为图像的曝光时间类型为第二类型的权重。所述摄像头曝光时间调整装置600包括权重存储单元602、曝光时间类型存储单元604、闪烁检测单元606、权重计算单元608和曝光时间调整单元610。

所述权重存储单元602存储第一权重w₁和第二权重w₂的值；

所述曝光时间类型存储单元604存储曝光时间类型j，当j＝1时表示第一类型，当j＝2时表示第二类型；

所述闪烁检测单元606检测摄像头采集的图像是否有闪烁现象，当然在一些实施例中，摄像头采集的图像是否有闪烁现象可以从其他模块获得相关的信号；

所述权重计算单元608按照如下公式计算新的第一权重w′₁和第二权重w′₂的值以更新所述权重存储单元602：

$w_i^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\α}*w_i+1;& i=j\\ \mathrm{\α}*w_i;& i\≠j\end{array}\right.,$ 当前帧未检测出闪烁现象；

$w_i^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\α}*w_i+1;& i\≠j\\ \mathrm{\α}*w_i;& i=j\end{array}\right.,$ 当前帧检测出了闪烁现象；

所述曝光时间调整单元610根据不断判断所述权重存储单元602内的第一权重w₁和第二权重w₂之间的大小，当w₁＞w₂时，令j＝1，当w₁＜w₂时，j＝2。其中α大于0且小于1，其中α越大，权重变换越慢，即所述摄像头曝光时间调整装置的“记忆效果”越强。

本发明同时还提供一种闪烁自适应消除摄像头，该摄像头可以自适应地消除因自身曝光时间与应用环境的供电频率不匹配所导致的闪烁现象，其包括本发明提供的图像闪烁检测装置和摄像头曝光时间调整装置两者中的至少一个。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种摄像头曝光时间调整方法，所述摄像头的曝光时间类型包括第一类型和第二类型，w1为第一权重，w2为第二权重，其特征在于，其包括：

如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第一类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_{2， t}＝a*w_2，t-1+1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_{2， t}＝a*w_2，t-1，其中w_1，t-1，w_2，t-1是第t-1帧图像的曝光时间类型权重，0＜a＜1；

如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第二类型，判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1；如果否，则第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_{2， t}＝a*w_2，t-1+1；

当w_1，t＞w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第一类型的曝光时间，当w_1，t＜w_{2， t}时，对第t+1帧图像采取为第二类型的曝光时间，

其中t为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型权重的w_1，t＝w_2，t＝0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中第0帧或者第1帧图像的曝光时间类型为预设的第一类型或者第二类型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一类型的曝光时间为1/100秒，所述第二类型的曝光时间为1/120秒。

5.一种摄像头曝光时间调整装置，其特征在于，其包括：

权重存储单元，存储第一权重w₁和第二权重w₂的值；

曝光时间类型存储单元，存储曝光时间类型，所述曝光时间类型包括第一类型和第二类型；

闪烁检测单元和权重计算单元，如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第一类型，所述闪烁检测单元判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则所述权重计算单元计算第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；如果否，则所述权重计算单元计算第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1；

如果第t帧图像采取的曝光时间类型为第二类型，所述闪烁检测单元判断第t帧图像是否存在闪烁现象，如果是，则所述权重计算单元计算第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1+1，w_2，t＝a*w_2，t-1；如果否，则所述权重计算单元计算第t帧图像的曝光时间类型权重为w_1，t＝a*w_1，t-1，w_2，t＝a*w_2，t-1+1；

曝光时间调整单元，判断所述权重存储单元内的第一权重w_1，t和第二权重w_2，t之间的大小，当w_1，t＞w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第一类型的曝光时间，当w_1，t＜w_2，t时，对第t+1帧图像采取为第二类型的曝光时间，

其中t为大于等于1的整数，a大于0且小于1。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，其中第一权重w₁和第二权重w₂的初始值为0。

7.一种摄像头，其特征在于，其包括如权利要求5所述的装置。

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