CN102480593B - 双镜头摄像机切换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双镜头摄像机切换方法及装置。方法包括：预先设置切换照度阈值，预先设置彩色镜头对应的第一裁剪范围和黑白镜头对应的第二载剪范围，实时监控环境光照度；当环境光照度小于切换照度阈值时，同时启用彩色CCD和黑白CCD；当彩色CCD和黑白CCD同时工作时，根据第一裁剪范围对彩色CCD输出的彩色图像进行裁剪，根据第二裁剪范围对黑白CCD输出的黑白图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像。本发明改善了双镜头摄像机输出图像的视觉效果。

Description

双镜头摄像机切换方法及装置

技术领域

本发明涉及监控技术领域，具体涉及双镜头摄像机切换方法及装置。

背景技术

为方便理解，先给出以下说明：

电荷耦合器(CCD，Charge Coupled Device)：是一种特殊的半导体材料。它由大量独立的光敏元件组成，这些光敏元件通常是按矩阵排列的。光线透过镜头照射到CCD上，并被转换成电荷，每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度。

摄像机(Camera)：是一种把景物光像转变为电信号的装置。其结构大致可分为三部分：光学系统(主要指镜头)、光电转换系统(主要指CCD、摄像管传感器等)以及电路系统(主要指视频处理电路)。

勒克斯(Lux)：照度单位。照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。

亮度信号(Y)：通过RGB输入信号来建立，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。

色差信号(U、V)：定义了颜色的两个方面-色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。

随着摄像机技术的发展以及安全意识的提高，人们对监控的需求日益增高，要求24小时不间断监控的同时保证视频质量。摄像机是监控系统不可缺少的部分，且摄像机的图像质量从根本上决定了监控系统的视频质量。经过近几年的发展，双镜头摄像机面市，目前摄像机的图像质量是一个关键技术。

双镜头摄像机包含彩色和黑白两个独立的CCD。利用光线感应器进行工作切换，一般2～3Lux为临界点。图1为现有的双镜头摄像机的彩色、黑白模式转换图，如图1所示，当环境光照度＞3Lux时，使用粘有完全滤除红外线滤光片的彩色CCD；当环境光照度＜＝3Lux时，开启无滤光片的黑白CCD。这样使得输出图像既能在光线好时有良好的色彩还原性，又能在环境照度差时充分利用摄像器件对红外光的响应，从而改善摄像效果及范围。

双镜头摄像机输出的图像白天色彩还原好，夜间成像清晰。不过彩色CCD与黑白CCD间的切换存在不稳定性。夜间采用黑白CCD工作时，遇到车灯或者其它强光被光线感应器捕捉，双镜头摄像机会立即关闭黑白CCD并启动彩色CCD工作；当环境光照度恢复到低于光线感应器设定的照度时，又重新切换回黑白CCD工作模式。于是输出的图像会是黑白、彩色、黑白间隔，严重影响视觉效果。

发明内容

本发明提供双镜头摄像机切换方法及装置，以改善双镜头摄像机输出图像的视觉效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种双镜头摄像机切换方法，预先设置切换照度阈值，预先设置彩色镜头对应的第一裁剪范围和黑白镜头对应的第二裁剪范围，该方法包括：

实时监控环境光照度；

当环境光照度小于切换照度阈值时，同时启用彩色CCD和黑白CCD；

当彩色CCD和黑白CCD同时工作时，根据第一裁剪范围对彩色CCD输出的彩色图像进行裁剪，根据第二裁剪范围对黑白CCD输出的黑白图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像。

所述实时监控环境光照度进一步包括：

当环境光照度等于或大于切换照度阈值时，只启用彩色CCD；

当只有彩色CCD工作时，将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像。

当只有彩色CCD工作时，所述将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器之前进一步包括：

根据第一裁剪范围，对彩色CCD输出的图像进行裁剪，将裁剪后的图像的Y、U、V信号作为编码器的输入信号。

当所述双镜头摄像机内置红外灯时，

所述预先设置切换照度阈值的同时，进一步包括：预先设置红外灯启动照度阈值，且，

所述实时监控环境光照度进一步包括：当环境光照度小于红外灯启动照度阈值时，启用红外灯。

所述红外灯启动照度阈值为1～5勒克斯Lux。

所述切换照度阈值为150～250Lux。

一种双镜头摄像机切换装置，该装置包括：CCD切换模块和图像处理模块，其中：

CCD切换模块：当环境光照度小于预设切换照度阈值时，同时启用双镜头摄像机的彩色CCD和黑白CCD；

图像处理模块：当双镜头摄像机的彩色CCD和黑白CCD同时工作时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的彩色图像进行裁剪，根据预设的第二裁剪范围对黑白CCD输出的黑白图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器。

所述CCD切换模块进一步用于，当环境光照度等于或大于切换照度阈值时，只启用彩色CCD；

且，所述图像处理模块进一步用于，当只有彩色CCD工作时，将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器。

所述图像处理模块进一步用于，当只有彩色CCD工作时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的图像进行裁剪，将裁剪后的图像作为编码的参考图像。

当所述双镜头摄像机内置红外灯时，

所述装置进一步包括：

红外灯控制模块：当环境光照度小于预设红外灯启动照度阈值时，启用红外灯；当环境光照度大于或等于预设红外灯启动照度阈值时，不启用红外灯。

所述装置位于双镜头摄像机中。

与现有技术相比，本发明中，当环境光照度小于切换照度阈值时，黑白CCD、彩色CCD同时工作，并将彩色图像的U、V信号和黑白图像的Y信号输出到编码器，在保证双镜头摄像机的输出图像质量的同时，改善了输出图像的视觉效果。

附图说明

图1为现有的双镜头摄像机的彩色、黑白模式转换图；

图2为本发明实施例一提供的双镜头摄像机切换方法流程图；

图3为本发明实施例二提供的双镜头摄像机切换方法流程图；

图4为本发明实施例提供的双镜头摄像机切换装置的组成图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图2为本发明实施例一提供的双镜头摄像机切换方法流程图，如图2所示，其具体步骤如下：

步骤201：预先设置切换照度阈值a；预先记录彩色镜头的裁剪范围，设为第一裁剪范围；预先记录黑白镜头的裁剪范围，设为第二裁剪范围。

切换照度阈值a的单位为Lux，其取值可根据双镜头摄像机的摄像性能、正常天气下白天的最低光照度的统计平均值等进行设定，一般地，取值范围为150～250Lux，较佳地，可取200Lux。

由于彩色镜头和黑白镜头位于同一水平面的不同位置上，因此，两者所采集的图像的范围是不完全相同的，为了使得两者的输出图像的范围相同，需要对它们采集的图像先进行裁剪。在双镜头摄像机出厂前，可根据彩色镜头和黑白镜头的相对位置，确定对该两镜头所采集的图像进行裁剪的范围。

步骤202：双镜头摄像机的光线感应器实时监控并记录环境光照度。

对于任一时刻监控到的环境光照度，执行如下步骤203～207：

步骤203：判断当前环境光照度≥aLux是否成立，若是，执行步骤204；否则，执行步骤206。

步骤204：只启用彩色CCD。

步骤205：当只有彩色CCD工作时，对彩色CCD输出的图像进行放大补偿，根据第一裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的Y、U、V信号输出到编码器，编码器对输入的Y、U、V信号进行编码后从同一信道输出，本流程结束。

在本步骤中，由于只有彩色CCD工作，因此，对放大补偿后的图像也可以不作裁剪。

步骤206：同时启用彩色CCD和黑白CCD。

步骤207：当黑白CCD、彩色CCD都工作时，对彩色CCD输出的图像进行放大补偿，根据第一裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的U、V信号输出到编码器；同时，对黑白CCD输出的图像进行放大补偿，根据第二裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的Y信号输出到编码器；编码器对输入的Y、U、V信号进行编码后从同一信道输出。

在实际应用中，为了提高环境光照度较低时黑白CCD输出图像的质量，会在双镜头摄像机中内置红外灯，当环境光照度较低时，可以打开红外灯，这样，红外灯辐射目标物体，目标物体反射的红外光被黑白CCD摄取后，黑白CCD会将不可见的红外光转换为可见光，增加图像的清晰度。此时，本发明实施例中，在步骤203中判定当前环境光照度＜aLux之后、执行步骤206之前，还可增加如下步骤：

步骤2061：判断当前环境光照度＜bLux是否成立，若是，执行步骤2062；否则，执行步骤2063。

这里，b为预设的红外灯启动照度阈值，其取值是根据彩色CCD支持的最低光照度来确定的，其取值范围可为1～5Lux，较佳地，取值5Lux。

步骤2062：启用红外灯，转至执行步骤206。

步骤2063：不启用红外灯，转至执行步骤206。

图3为本发明实施例二提供的双镜头摄像机切换方法流程图，如图3所示，其具体步骤如下：

步骤301：预先设置切换照度阈值a；预先记录彩色镜头的裁剪范围，设为第一裁剪范围；预先记录黑白镜头的裁剪范围，设为第二裁剪范围。

切换照度阈值a的单位为Lux，其取值可根据双镜头摄像机的摄像性能、正常天气下白天的最低光照度的统计平均值等进行设定，一般地，取值范围为150～250Lux，较佳地，可取200Lux。

步骤302：当双镜头摄像机开始工作时，启动彩色CCD。

在双镜头摄像机开始工作时，对于黑白CCD，可以启动也可以不启动。也可以根据当时的监控环境的光照情况，选择启动还是不启动。

步骤303：双镜头摄像机的光线感应器实时监控并记录环境光照度。

对于任一时刻监控到的环境光照度，执行如下步骤304～310：

步骤304：判断当前环境光照度≥aLux是否成立，若是，执行步骤305；否则，执行步骤308。

步骤305：判断当前环境光照度的变化趋向是否为从小于aLux变化为等于或大于aLux，若是，执行步骤306；否则，执行步骤307。

步骤306：关闭黑白CCD，保持彩色CCD的工作状态，转至步骤311。

步骤307：保持彩色CCD的工作状态和黑白CCD的关闭状态，转至步骤311。

步骤308：判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于aLux变化为小于aLux，若是，执行步骤309；否则，执行步骤310。

步骤309：启动黑白CCD，并保持彩色CCD的工作状态，转至步骤312。

步骤310：保持黑白CCD和彩色CCD的工作状态，转至步骤312。

步骤311：当只有彩色CCD工作时，对彩色CCD输出的图像进行放大补偿，根据第一裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的Y、U、V信号输出到编码器，编码器对输入的Y、U、V信号进行编码后从同一信道输出，本流程结束。

在本步骤311中，由于只有彩色CCD工作，因此，对放大补偿后的图像也可以不作裁剪。

步骤312：当黑白CCD、彩色CCD都工作时，对彩色CCD输出的图像进行放大补偿，根据第一裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的U、V信号输出到编码器；同时，对黑白CCD输出的图像进行放大补偿，根据第二裁剪范围对放大补偿后的图像进行裁剪，将裁剪图像的Y信号输出到编码器；编码器对输入的Y、U、V信号进行编码后从同一信道输出。

本发明实施例中，对于步骤308，在执行“判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于aLux变化为小于aLux”的动作之前，还可增加如下步骤：

步骤3081：判断当前环境光照度＜bLux是否成立，若是，执行步骤3082；否则，执行步骤3085。

这里，b为预设的红外灯启动照度阈值，其取值是根据彩色CCD支持的最低光照度来确定的，其取值范围可为1～5Lux，较佳地，取值5Lux。

步骤3082：判断当前环境光照度的变化趋向是否为从大于或等于bLux变化为小于bLux，若是，执行步骤3083；否则，执行步骤3084。

步骤3083：打开红外灯，转至执行步骤308中的“判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于bLux过渡到小于bLux”的动作。

步骤3084：保持红外灯的工作状态，转至执行步骤308中的“判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于bLux过渡到小于bLux”的动作。

步骤3085：判断当前环境光照度的变化趋向是否为从小于bLux变化为大于或等于bLux，若是，执行步骤3086；否则，执行步骤3087。

步骤3086：关闭红外灯，转至执行步骤308中的“判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于bLux变化为小于bLux”的动作。

步骤3087：保持红外灯的关闭状态，转至执行步骤308中的“判断当前环境光照度的变化趋向是否为从等于或大于bLux变化为小于bLux”的动作。

从图2、3可以看出：当环境光照度≥切换照度阈值a时，只有彩色CCD工作；当环境光照度＜切换照度阈值a时，则黑白CCD和彩色CCD都工作，且编码时，是对黑白CCD输出图像的Y信号和彩色CCD输出图像的U、V信号进行编码。可见，在任何情况下，输出图像都是彩色的，不存在黑白输出图像。且，通常彩色CCD支持的最低光照度为2～3Lux，在低照度下，彩色CCD的灵敏度不够，将出现很多噪点而降低图像质量，而黑白CCD比彩色CCD具有更高的灵敏度，这样，当光照度较低时，选择黑白CCD输出图像的Y信号、彩色CCD输出图像的U信号和V信号进行编码，不仅可以保证输出图像质量不变，同时也使得输出图像持续为彩色图像，改善了视觉效果。

另外，需要说明的是，当微距拍摄时，即双镜头摄像机离目标物体非常近时，由于两个CCD镜头处于同一水平面的不同位置上，故两者的拍摄角度存在一定的差别。且，若在目标物体附近靠近彩色镜头一侧存在光源，则可能出现彩色CCD输出图像的Y分量比黑白CCD输出图像的Y信号要好的情况。不过，考虑到：监控场景基本是园区监控、道路监控等，极少出现上述极端情况，因此，不会影响本发明的有益效果。况且在上述情况下，可能环境光照度已经大于切换照度阈值aLux而处于彩色CCD独立工作状态，即不存在比较彩色CCD、黑白CCD输出图像的Y信号哪个好的情况。

此外，根据表1所示的常见场所/天气的光照度值对应表，本发明实施例中将启动黑白CCD的光照度临界值的最佳值取为200Lux。理由为：黎明黄昏的照度值通常为1～10Lux，若出现车大灯闪烁或其它强光照射，环境光照度值一般也不会超过200Lux，故黑白CCD出现在临界点反复开关现象的概率很低。并且即使黑白CCD出现在临界点反复开关的现象，但此时彩色CCD仍处于工作状态，故双镜头摄像机输出的图像也一直是连续的。这样，也不会影响本发明的有益效果。

天气/环境	照度值(Lux)
		仓库	20-75
紧急通道	30-75
		楼梯走廊	75-200
商店	75-300
		办公室及接待室	200-500
银行	200-1000
		会议厅	300-1000
晴天	10000-1000000
		阴天	100-10000
黎明黄昏	1-10
		满月之夜	0.1-1
多云之夜	0.01-0.1
		晴天时星光下	0.001-0.01
阴天时星光下	0.0001-0.001

表1常见场所/天气的光照度值对应表

图4为本发明实施例提供的双镜头摄像机切换装置的组成图，如图4所示，该装置包括：照度监控模块41、CCD切换模块42和图像处理模块43，其中：

照度监控模块41：实时监控环境光照度，将环境光照度实时输出到CCD切换模块42。

CCD切换模块42：接收照度监控模块41输入的环境光照度，当发现环境光照度小于aLux时，同时启用彩色CCD和黑白CCD；当发现环境光照度大于aLux时，关闭黑白CCD，只启用彩色CCD。

a为预设切换照度阈值，a的取值与步骤201、301中的a相同。

图像处理模块43：当从双镜头摄像机的彩色CCD和黑白CCD同时接收到图像时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的图像进行裁剪，根据预设的第二裁剪范围对黑白CCD输出的图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像；当只从彩色CCD接收到图像时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的图像进行裁剪，将裁剪后的图像的Y、U、V信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像。

本发明中的编码器可以与现有的编码器相同。

在实际应用中，当双镜头摄像机内置红外灯时，图4所示装置还可包括：红外灯控制模块，用于接收照度监控模块41实时输入的环境光照度，当发现环境光照度小于bLux时，启用红外灯；当发现环境光照度大于或等于bLux时，不启用红外灯。

b为预设的红外灯启动照度阈值，b的取值与步骤2082中的b相同。

上述双镜头摄像机切换装置可位于双镜头摄像机中。

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

Claims (9)

1.一种双镜头摄像机切换方法，其特征在于，预先设置切换照度阈值，预先设置彩色镜头对应的第一裁剪范围和黑白镜头对应的第二裁剪范围，该方法包括：

实时监控环境光照度；

当环境光照度小于切换照度阈值时，同时启用彩色CCD和黑白CCD；

当彩色CCD和黑白CCD同时工作时，根据第一裁剪范围对彩色CCD输出的彩色图像进行裁剪，根据第二裁剪范围对黑白CCD输出的黑白图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像；

当环境光照度等于或大于切换照度阈值时，只启用彩色CCD；

当只有彩色CCD工作时，将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器，以使得编码器对输入的Y、U、V信号进行编码，得到最终的输出图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当只有彩色CCD工作时，所述将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器之前进一步包括：

根据第一裁剪范围，对彩色CCD输出的图像进行裁剪，将裁剪后的图像的Y、U、V信号作为编码器的输入信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述双镜头摄像机内置红外灯时，

所述预先设置切换照度阈值的同时，进一步包括：预先设置红外灯启动照度阈值，且，

所述实时监控环境光照度进一步包括：当环境光照度小于红外灯启动照度阈值时，启用红外灯。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述红外灯启动照度阈值为1～5勒克斯Lux。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换照度阈值为150～250Lux。

6.一种双镜头摄像机切换装置，其特征在于，该装置包括：CCD切换模块和图像处理模块，其中：

CCD切换模块：当环境光照度小于预设切换照度阈值时，同时启用双镜头摄像机的彩色CCD和黑白CCD；

图像处理模块：当双镜头摄像机的彩色CCD和黑白CCD同时工作时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的彩色图像进行裁剪，根据预设的第二裁剪范围对黑白CCD输出的黑白图像进行裁剪，以使得裁剪后的彩色图像和裁剪后的黑白图像的范围一致，将裁剪后的彩色图像的U、V信号和裁剪后的黑白图像的Y信号输出到编码器；

所述CCD切换模块进一步用于，当环境光照度等于或大于切换照度阈值时，只启用彩色CCD；

且，所述图像处理模块进一步用于，当只有彩色CCD工作时，将彩色CCD输出的图像的Y、U、V信号输出到编码器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述图像处理模块进一步用于，当只有彩色CCD工作时，根据预设的第一裁剪范围对彩色CCD输出的图像进行裁剪，将裁剪后的图像作为编码的参考图像。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述双镜头摄像机内置红外灯时，

所述装置进一步包括：

红外灯控制模块：当环境光照度小于预设红外灯启动照度阈值时，启用红外灯；当环境光照度大于或等于预设红外灯启动照度阈值时，不启用红外灯。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置位于双镜头摄像机中。

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