CN103118232B - 一种补光控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种补光控制装置及方法,该装置包括:视角计算模块,用于检测镜头焦距,根据当前镜头焦距计算得到当前视角;补光控制模块,用于根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光;亮度判断模块,用于检测画面的亮度,并判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足则通知补光调节模块处理,否则补光完成;补光调节模块,用于调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后通知亮度判断模块进行处理。本发明对画面亮度进行检测,根据亮度变化随时调节补光灯组的亮度,进而解决现有技术中补光灯组不能平滑切换等问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控技术,尤其涉及一种摄像机的补光控制装置及方法。
背景技术
随着网络摄像机的广泛应用,人们对于监控画面的清晰度要求越来越高。内置补光设计的摄像机由于可以在夜晚或者其他低照度情况下有效增强画面图像的质量,因此有很好的发展前景。针对摄像机监控距离的不同,一般需要采用多组不同角度的补光灯组与摄像机结合,以实现对不同监控距离的覆盖。
现有技术中,通常根据焦距的变化,得到当前对应的视角,继而采用不同视角的补光灯组来补光。该方法存在以下问题:一、当焦距变化时,需要切换到对应的补光灯组,但在切换的时候可能会导致画面亮度变化不均匀,出现忽暗或者忽亮的情况。二、在相同焦距下,没有考虑到物体远近的变化对画面图像的质量影响。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种补光控制装置,应用在摄像机上,主要通过对画面亮度的监控来实现补光调节,该装置包括:
视角计算模块,用于检测镜头焦距,根据当前镜头焦距计算得到当前视角;
补光控制模块,用于根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光;
亮度判断模块,用于检测当前画面的亮度,并判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足则通知补光调节模块处理,否则补光完成,其中所述当前画面亮度不满足指定目标包括当前画面亮度过暗或者当前画面亮度过曝;
补光调节模块,用于调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后通知亮度判断模块进行处理,其中调节补光灯组亮度包括:当前画面亮度过暗时,提高补光灯组的亮度;当前画面亮度过曝时,降低补光灯组的亮度。
本发明还提供一种补光控制方法,包括以下步骤:
A、检测镜头焦距,根据当前镜头焦距计算得到当前视角;
B、根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光;
C、检测当前画面的亮度,并判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足则执行步骤D,否则补光完成,其中所述当前画面亮度不满足指定目标包括当前画面亮度过暗或者当前画面亮度过曝;
D、调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后返回到步骤C,其中调节补光灯组亮度包括:当前画面亮度过暗时,提高补光灯组的亮度;当前画面亮度过曝时,降低补光灯组的亮度。
本发明检测画面亮度,然后根据当前画面亮度的变化进行补光调节,从而实现补光灯组间的平滑切换,图像质量相对于现有技术而言有了极大的提高。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中补光控制装置的逻辑结构图;
图2为本发明一种实施方式中补光控制流程图;
图3为本发明一种实施方式中局部画面亮度示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
请参考图1,在一种优选的实施方案中,本发明提供一种补光控制装置,该装置包括:视角计算模块、补光控制模块、亮度判断模块以及补光调节模块。该装置应用在摄像机上,可以通过软件来实现,也可以通过可编程的逻辑器件来实现,甚至可以通过专用的硬件来实现。请进一步参考图2,该装置运行在摄像机内部,执行如下的处理流程。
步骤101,视角计算模块用于检测摄像机当前的镜头焦距,并根据所述镜头焦距计算出当前视角。当检测到镜头焦距有变化时,重新计算出当前视角,并通知补光控制模块进行处理。
具体地,本步骤中,根据当前的镜头焦距F采用以下公式计算得到当前的视角V:
V=2*tan-1(w/(2*F))
其中,w是摄像机的画面宽度。
步骤102,补光控制模块根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光,并转步骤103处理。
具体地,本步骤中,补光控制模块根据当前视角的情况可以选择一组或者几组补光灯组进行补光。当选定的补光灯组没有开启时,开启相应的补光灯组;当选定的补光灯组已经开启时,不做处理。与此同时,补光控制模块根据当前视角,确定补光灯组的优先级{L1,L2,..,Lm},m是补光灯组的数量,m为大于等于2的自然数,其中,补光灯组视角与当前视角最接近的补光灯组优先级最高,补光灯组视角与当前视角差值最大的补光灯组优先级最低,即L1是视角最接近当前视角的灯组,Lm是视角最远离当前视角的灯组。当镜头焦距发生变化时,当前视角也随之变化,进而重新确定补光灯组的优先级,以备后续处理过程中使用。本步骤中,需要注意的是,无论采取何种预定策略,都将使得优先级最高的补光灯组L1处于开启状态。
步骤103,亮度判断模块检测当前的画面亮度,当检测到当前画面亮度有变化时,判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足指定目标则通知补光调节模块进行处理。
具体地,本步骤中,亮度判断模块检测的画面亮度为全局画面亮度或者局部画面亮度。全局画面亮度是整个区域的所有像素点亮度的平均值,用来表示整个画面的平均亮度。局部画面亮度是指定区域的所有像素点亮度的平均值,通常将画面划分为m*n的区域,局部画面亮度可以是其中一个区域的亮度,也可以是几个区域的亮度,用来表示某个局部的平均亮度。请进一步参考图3,在优选的实施方式中,把画面划分为16*9的区域。将检测的画面亮度分为全局画面亮度或者局部画面亮度,可以更加准确的定位指定目标,从而在指定目标所在的区域进行调节,增强调节的准确性。
步骤104,补光调节模块用于调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后通知亮度判断模块进行判断。
在优选的方式中,画面亮度不满足指定目标分为两种情况:a.当前画面亮度过暗;b.当前画面亮度过曝。反过来说,通常可以通过一个亮度区间来表示满足指定目标,落在该区间内的亮度则是满足要求的,在该区间左侧为亮度过暗,在该区间右侧则为亮度过曝。具体地,本步骤中,补光调节模块接到亮度判断模块的通知,如果该通知为当前画面亮度过暗,则补光调节模块相应的提高补光灯组的亮度;而如果该通知为当前画面亮度过曝,则补光调节模块相应的降低补光灯组的亮度。以此实现对画面亮度的调节。在本步骤中,对补光灯组亮度的调节是依据预定的幅度逐步调节的,并在每一次调节完成后,都要重新返回到步骤103,亮度判断模块进行当前画面亮度的检测与判断,如果当前画面亮度满足指定目标,则补光完成,如果当前画面亮度仍然不满足指定目标,则继续转到步骤104处理,直至当期画面亮度满足指定目标。
在步骤104中,进一步分为以下两种优选的实施方式:
第一种:所述补光调节模块提高补光灯组的亮度包括:先提高最高优先级补光灯组的亮度,当该最高优先级补光灯组的亮度无法进一步提高时再提高次高优先级补光灯组的亮度指定画面亮度满足指定目标。具体地,先提高补光灯组中优先级最高的灯组亮度,即提高L1灯组的亮度,这是因为L1灯组与当前画面视角最接近,调节L1灯组可以更加有效的达到调节目的,在相同的补光功率调节下,调节L1灯组的效率是最高的。当L1灯组的亮度调到最高的时候,若经判断当前画面亮度过暗,转而提高L2灯组的亮度,当L2灯组灯组的亮度调到最高的时候,若经判断当前画面亮度仍然过暗,继续提高L3灯组的亮度,以此类推,即按照优先级从高到低的顺序依次提高补光灯组的亮度,直至当前画面亮度满足指定目标。
所述补光调节模块降低补光灯组的亮度包括:先降低最低优先级补光灯组的亮度,当该最低优先级补光灯组的亮度无法进一步降低时再降低次低优先级补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标。具体地,先降低补光灯组中优先级最低的灯组亮度,即降低Lm灯组的亮度,虽然Lm灯组是当前补光效果最差的灯组,但是降低Lm灯组的亮度,能够满足降低画面亮度的需求而同时又不影响当前目标的补光效果,从而使当前的画面亮度均匀下降。当Lm灯组的亮度降低到最低直至关闭的时候,若经判断当前画面亮度过曝,转而降低Lm-1灯组的亮度,当Lm-1灯组的亮度降低到最低直至关闭的时候,若经判断当前画面亮度仍过曝,继续降低Lm-2灯组的亮度,以此类推,即按照优先级从低到高的顺序依次降低补光灯组的亮度,直至当前画面亮度满足指定目标。
第二种:所述补光控制模块将补光灯组按照优先级两两配对,优先级最高的补光灯组和优先级最低的补光灯组组成一对,优先级次高的补光灯组和优先级次低的补光灯组组成一对,以此类推,即[L1+i,Lm-i]补光灯组配成一对,其中i为大于等于0的整数。补光调节模块调节补光灯组的亮度时,按照i从小到大的顺序依次调节每对补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标,对于每对补光灯组,提高L1+i灯组的亮度,同时降低Lm-i灯组的亮度。具体地,
当前画面亮度过暗时,先提高L1灯组的亮度,同时降低Lm灯组的亮度,如果[L1,Lm]这对灯组亮度调节到极限的时候,当前画面亮度经判断仍然过暗,转而调节[L2,Lm-1]这对灯组的亮度,提高L2灯组的亮度,同时降低Lm-1灯组的亮度,直到当前画面亮度满足指定目标。此时需要注意,L1+i灯组的亮度提高的幅度要大于Lm-i灯组的亮度降低的幅度,以确保每次调节的时候画面亮度整体上是提高的。在实际应用中,可以通过设置调节的步长不同来实现调节幅度的不同。例如,可以设置L1+i灯组提高两个步长,Lm-i灯组降低一个步长。进一步,还要考虑m的个数,如果m是偶数,能够满足补光灯组两两对应,如果m是奇数,Lm/2+0.5灯组没有与之相对应的灯组,此时将Lm/2+0.5灯组作为单个灯组进行调节,为了满足整体画面亮度提高的需求,要提高Lm/2+0.5灯组的亮度。
当前画面亮度过曝时,先降低Lm灯组的亮度,同时提高L1灯组的亮度,如果[L1,Lm]这对灯组亮度调节到极限的时候,当前画面亮度经判断仍然过曝,转而调节[L2,Lm-1]这对灯组的亮度,降低Lm-1灯组的亮度,同时提高L2灯组的亮度,直到当前画面亮度满足指定目标。此时需要注意,Lm-i灯组的亮度降低幅度要大于L1+i灯组的亮度提高的幅度,以确确保,每次调节的时候画面亮度整体上是降低的。在实际应用中,可以通过设置调节的步长不同来实现调节幅度的不同。例如,可以设置Lm-i灯组降低两个步长,Li+i灯组提高一个步长。进一步,也要考虑m的个数,如果m是偶数,能够满足补光灯组两两对应,如果m是奇数的,Lm/2+0.5灯组没有与之相对应的灯组,此时将Lm/2+0.5灯组作为单个灯组进行调节,为了满足整体画面亮度降低的需求,要降低Lm/2+0.5灯组的亮度。
在本实施方式中,选择调节一对灯组的亮度,由于被调节的两个灯组在优先级上差异较大,这意味着两者的补光角度差异较大,这样的调节可以增强画面对比度,提高补光的效率,并能够更快速的达到指定目标的亮度需求。本方案通过多角度的补光调节进而使得当前画面亮度满足指定目标的需求,并且调节的过程始终保持使用效率更佳的调节方式。
在实际应用中,可以根据不同功能的摄像机选择设置不同的实施方式,也可以三种方式都设置,由用户选择使用哪一种。另外还可以对其的优先级进行定义,在最优实施方式处理的情况下如果画面亮度还不能满足指定目标,继而切换到下一个实施方式。
本发明提供的补光控制装置,还包括曝光控制模块。当补光灯组通过上述步骤调节到最亮或者最暗时,当前画面亮度仍然不能满足指定目标,这时所述曝光控制模块选用其他的亮度调节策略来调节当前画面的亮度,直至当前画面亮度满足指定目标。所述其他亮度调节策略包括但不限于光圈、快门、增益、感光度。本发明在进行画面亮度调节的时候,优先调节补光灯组的亮度,这是通过补光在根本上提升监控环境的光照亮度,从而提升画面的曝光效果,因此执行效果最好,同时在设置上也更加简便。
通过以上描述可以看出,在本发明的技术方案中,是通过对画面亮度的检测,然后利用补光调节模块调节补光灯组的亮度,进而实现对画面亮度的调节。当镜头焦距发生变化时,能够及时调节补光灯组的亮度,不会出现补光灯组切换过程中画面过暗或者过曝的问题,实现平滑过渡。当镜头焦距没有变化的时候,也可以根据物体远近的变化调节画面亮度,以此来保证画面的亮度能够满足指定目标,并得到较好的补光效果。同时还可以监控画面,防止出现画面亮度过曝的情况。
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 (10)
1.一种补光控制装置,该装置应用于摄像机,该摄像机包括多个补光灯组,其特征在于,该装置包括:
视角计算模块,用于检测镜头焦距,根据当前镜头焦距计算得到当前视角;
补光控制模块,用于根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光,并根据当前视角确定每个补光灯组的优先级;其中,补光灯组视角与当前视角最接近的补光灯组优先级最高,补光灯组视角与当前视角差值最大的补光灯组优先级最低;
亮度判断模块,用于检测当前画面的亮度,并判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足则通知补光调节模块处理,否则补光完成,其中所述当前画面亮度不满足指定目标包括当前画面亮度过暗或者当前画面亮度过曝;
补光调节模块,用于根据确定出的所述优先级调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后通知亮度判断模块进行处理,其中调节补光灯组亮度包括:当前画面亮度过暗时,提高补光灯组的亮度;当前画面亮度过曝时,降低补光灯组的亮度。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述补光调节模块提高补光灯组的亮度包括:先提高最高优先级补光灯组的亮度,当该最高优先级补光灯组的亮度无法进一步提高时再提高次高优先级补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标;
其中所述补光调节模块降低补光灯组的亮度包括:先降低最低优先级补光灯组的亮度,当该最低优先级补光灯组的亮度无法进一步降低时再降低次低优先级补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,其中补光灯组的数量为m个,m为大于等于2的自然数,所述补光控制模块进一步用于按照优先级高低对每个补光灯组进行排序;
所述补光控制模块将补光灯组按照优先级两两配对,[L1+i,Lm-i]补光灯组配成一对,其中i为大于等于0的整数;补光调节模块调节补光灯组的亮度时,按照i从小到大的顺序依次调节每对补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标,对于每对补光灯组,提高L1+i灯组的亮度,同时降低Lm-i灯组的亮度,
其中当前画面亮度过暗时,所述L1+i灯组亮度的提高幅度大于所述Lm-i灯组亮度的降低幅度;
其中当前画面亮度过曝时,所述Lm-i灯组亮度的降低幅度大于所述L1+i灯组的亮度提高幅度。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述画面亮度为全局画面亮度或局部画面亮度。
5.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该装置还包括曝光控制模块,当前画面亮度经补光调节模块调节后仍然不能满足指定目标时,所述曝光控制模块选择其他的亮度调节策略调节当前画面的亮度。
6.一种补光控制方法,应用在网络摄像机上,该摄像机包括多个补光灯组,其特征在于,该方法包括以下步骤:
A、检测镜头焦距,根据当前镜头焦距计算得到当前视角;
B、根据所述当前视角,选择补光灯组视角和该当前视角最接近的补光灯组进行补光,并根据当前视角确定每个补光灯组的优先级;其中,补光灯组视角与当前视角最接近的补光灯组优先级最高,补光灯组视角与当前视角差值最大的补光灯组优先级最低;
C、检测当前画面的亮度,并判断当前画面亮度是否满足指定目标,如果不满足则执行步骤D,否则补光完成,其中所述当前画面亮度不满足指定目标包括当前画面亮度过暗或者当前画面亮度过曝;
D、根据确定出的所述优先级调节补光灯组的亮度,并在一次调节完成后返回到步骤C,其中调节补光灯组亮度包括:当前画面亮度过暗时,提高补光灯组的亮度;当前画面亮度过曝时,降低补光灯组的亮度。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,
步骤D进一步包括,所述提高补光灯组的亮度包括:先提高最高优先级补光灯组的亮度,当该最高优先级补光灯组的亮度无法进一步提高时再提高次高优先级补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标;所述降低补光灯组的亮度包括:先降低最低优先级补光灯组的亮度,当该最低优先级补光灯组的亮度无法进一步降低时再降低次低优先级补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤B进一步包括,补光灯组的数量为m个,m为大于等于2的自然数,按照优先级高低对每个补光灯组进行排序,将补光灯组按照优先级两两配对,[L1+i,Lm-i]补光灯组配成一对,其中i为大于等于0的整数;
步骤D进一步包括,调节补光灯组的亮度时,按照i从小到大的顺序依次调节每对补光灯组的亮度直到画面亮度满足指定目标,对于每对补光灯组,提高L1+i灯组的亮度,同时降低Lm-i灯组的亮度,
其中当前画面亮度过暗时,所述L1+i灯组亮度的提高幅度大于所述Lm-i灯组亮度的降低幅度;
其中当前画面亮度过曝时,所述Lm-i灯组亮度的降低幅度大于所述L1+i灯组的亮度提高幅度。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述画面亮度分为全局画面亮度或局部画面亮度。
10.如权利要求6所述的方法,其特征在于,该方法还包括步骤E,当前画面亮度经步骤D调节后仍然不能满足指定目标时,选择其他的亮度调节策略调节当前画面的亮度。
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