CN103780845B - 基于非宽动态的强光抑制方法及装置 - Google Patents
基于非宽动态的强光抑制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于非宽动态的强光抑制方法及装置，通过对图像进行分析，从而判断是否在强光/非强光情况，进而在需要的时候自动进行工作模式的切换以适应对应的强光/非强光工作环境，使得摄像机类的图像采集器再无需采用专业的宽动态图像传感器与宽动态图像处理器即可实现强光抑制效果，降低了强光抑制的成本。此外，不同的工作模式切换还可支持不同情况下不同图像参数设置，使得对应模式下图像的效果得以优化。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控领域，尤其是指一种基于非宽动态的强光抑制方法及装置。
背景技术
现有的强光抑制技术应用主要采用宽动态技术，即采用宽动态图像传感器做双帧或多帧叠加压缩处理，并在后端图像处理器（ISP）中增加宽动态解压与后处理，以达到增强动态范围实现强光抑制，此技术极大增加了整个摄像机产品的成本，且由于多帧叠加的曝光处理原理，在有灯光环境下会不可避免的产生不同程度的横纹干涉，且在高亮边缘区会产生紫边现象。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种基于非宽动态的强光抑制方法及装置。
本发明的目的是这样实现的：一种基于非宽动态的强光抑制方法，它包括步骤，
A）、从图像采集器的图像处理器获取一帧图像；
B）、对该帧图像按网格划分为多个块；
C）、获取该帧图像中每个块的平均曝光量；
D）、获取权重表；
E）、根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量；
F）、计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值；
G）、获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值；
H）、获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则执行步骤I，否则转回步骤A；
I）、切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回步骤A；
上述方法中，所述步骤B中，将该帧图像按网格等分为多个块。
上述方法中，所述步骤B中，将该帧图像按12*8的网格等分为多个块。
上述方法中，所述步骤F具体包括，
F1）、采用采用冒泡算法，将所有帧图像的块的平均曝光量按大小排序；
F2）、选取三个平均曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值。
上述方法中，所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括调节滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括调节滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
本发明还涉及一种基于非宽动态的强光抑制装置，它包括，
图像获取模块，用于从图像采集器的图像处理器获取一帧图像而后转到图像划分模块；
图像划分模块，用于对该帧图像按网格划分为多个块然后转到曝光量获取模块；
曝光量获取模块，用于获取该帧图像中每个块的平均曝光量而后转到权重表获取模块；
权重表获取模块，用于获取权重表而后转到曝光量计算模块；
曝光量计算模块，用于根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量而后转到差值计算模块；
差值计算模块，用于计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值而后转到状态获取模块；
状态获取模块，用于获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值而后转到判断模块；
判断模块，用于获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则转到工作模式切换模块，否则转回图像获取模块；
工作模式切换模块，用于切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回图像获取模块；
上述中，所述图像划分模块用于将该帧图像按网格等分为多个块；
上述中，所述图像划分模块用于将该帧图像按12*8的网格等分为多个块；
上述中，所述差值计算模块具体包括：
排序单元，用于采用采用冒泡算法，将所有帧图像的块的平均曝光量按大小排序而后转到计算单元；
计算单元，用于选取三个平均曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值；
上述中，它还包括工作模式切换模块，
所述工作模式包括滤光片调节模块，所述滤光片调节模块包括动作机构及其联动的滤除可见光的滤光片和滤除紫外与红外线的滤光片；
所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
本发明的有益效果在于通过对图像的识别从而智能完成工作模式的切换。使得摄像机类的图像采集器再无需采用专业的宽动态图像传感器与宽动态图像处理器即可实现强光抑制效果，降低了强光抑制的成本。此外，不同的工作模式切换还可支持不同情况下不同图像参数设置，使得对应模式下图像的效果得以优化。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明涉及一种基于非宽动态的强光抑制方法，它包括步骤，
A）、从图像采集器（如摄像机）的ISP-Image Signal Processor图像处理器获取一帧图像；
B）、对该帧图像按网格划分为多个块；
C）、获取该帧图像中每个块的平均曝光量；
D）、获取权重表；
本步骤中，权重表即AE测光的权重表，其可由程序的参数区中调取（可通过人机界面外部设置以适应特殊环境），权重表包括与分割块一一对应的权重值。
E）、根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量；
例如当权重值为Weight-X-Y，平均曝光量为Expo-X-Y时，加权曝光量Expo-W-X-Y=Expo-X-Y*(1+Weight-X-Y/10)。
F）、计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值；
G）、获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值；
H）、获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则执行步骤I，否则转回步骤A；
本步骤中的工作模式与曝光状态二维阈值表是经过在各类环境相进行的实际测试，根据测试结果与经验、修正获取固定的，该工作模式与曝光状态的二维阈值表经过在各类环境相进行的实际测试，根据测试结果与经验修正获取，摄像机配不同sensor（图像传感器）会有不同阈值表，最终的工作模式与曝光状态的二维阈值表会固化在软件参数区。
I）、切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回步骤A。
上述方法通过对图像进行分析，从而判断是否在强光/非强光情况，进而在需要的时候自动进行工作模式的切换以适应对应的强光/非强光工作环境，使得摄像机类的图像采集器再无需采用专业的宽动态图像传感器与宽动态图像处理器即可实现强光抑制效果，降低了强光抑制的成本。此外，不同的工作模式切换还可支持不同情况下不同图像参数设置，使得对应模式下图像的效果得以优化。
在一实施例中，上述步骤B中，将该帧图像按网格等分为多个块。本实施例中通过将将该帧图像按网格等分为多个块便于图像数字处理，通过多个块的亮度计算可估算该帧图像的动态范围。
在一实施例中，上述步骤B中，将该帧图像按12*8的网格等分为多个块。理论上网格等分的数量越多，其计算结果就越精确，但同时计算所占用的系统资源也就越多。本实施例通过反复实验，最后选定12*8的网格将一帧图像等分为96块，一来可以完全满足算法的精确度需求，二来也不会因资源占用影响系统。
在一实施例中，上述步骤F具体包括，
F1）、采用采用冒泡算法，将所有帧图像的块的平均曝光量按大小排序；
F2）、选取三个平均曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值。
冒泡算法(Bubble Sort)是极其简洁而高效的计算机数学排序算法，因此最终选定次算法以满足本设计的要求。
上述选取3个值并进行加权计算，是为了实现软件平滑滤波的目的，避免局部亮度过大或过小，系统判断造成干扰。
例如：采用冒泡算法，将96个Expo-W-X-Y按值的大小排序，完成后得到最大三个值Expo-W-X-Y-MAX1，Expo-W-X-Y-MAX2，Expo-W-X-Y-MAX3与三个最小值Expo-W-X-Y-MIN1，Expo-W-X-Y-MIN2，Expo-W-X-Y-MIN3.
则曝光量差值ΔExpo=(Expo-W-X-Y-MAX1*0.5+Expo-W-X-Y-MAX2*0.3+Expo-W-X-Y-MAX3*0.2)-(Expo-W-X-Y-MIN1*0.5+Expo-W-X-Y-MIN2*0.3+Expo-W-X-Y-MIN3*0.2)。
上述式中的表中的0.3、0.5、0.2权重值多次重复试验得出的经验值。
在一实施例中，所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括调节滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括调节滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
由此，当产品包括两片可受控切换的滤光片，在白天以及图像中无强光时，使用滤除紫外与红外线的滤光片可达到只见可见光，这样摄像机所拍出来的图像接近被拍物体的原色、图像逼真漂亮。在夜晚且图像中有强光时，使用滤除可见光的滤光片达到之间红外光，这样摄像机所拍出来的图像就避免的可见强光引起的暗区曝光不足，清晰度更高，物体更容易辨认。通过切换工作模式从而可是适应不同光照情况下的需求。
进一步的，所述强光状态还可包括关闭红外LED灯板的操作，对应非强光状态则包括打开红外LED灯板的操作。
此处的红外LED灯板，包括多颗红外LED及其可控制驱动电路，在使用使用滤除可见光的滤光片时，红外LED可受控打开，为摄像机提供高亮度的红外照明。(最佳的红外LED灯可采用三代红外LED灯，其是一种主动式红外技术，相比于第一代普通红外LED，具有夜视距离远，零光衰，功耗低，光电转化效能高等特点)。
本发明还涉及一种基于非宽动态的强光抑制装置，它包括，
图像获取模块，用于从图像采集器的图像处理器获取一帧图像而后转到图像划分模块；
图像划分模块，用于对该帧图像按网格划分为多个块然后转到曝光量获取模块；
曝光量获取模块，用于获取该帧图像中每个块的平均曝光量而后转到权重表获取模块；
权重表获取模块，用于获取权重表而后转到曝光量计算模块；
曝光量计算模块，用于根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量而后转到差值计算模块；
差值计算模块，用于计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值而后转到状态获取模块；
状态获取模块，用于获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值而后转到判断模块；
判断模块，用于获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则转到工作模式切换模块，否则转回图像获取模块；
工作模式切换模块，用于切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回图像获取模块。
在一是实例中，所述图像划分模块用于将该帧图像按网格等分为多个块；
在一是实例中，所述图像划分模块用于将该帧图像按12*8的网格等分为多个块；
在一是实例中，所述差值计算模块具体包括：
排序单元，用于采用采用冒泡算法，将所有帧图像的块的平均曝光量按大小排序而后转到计算单元；
计算单元，用于选取三个平均曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值；
在一是实例中，它还包括工作模式切换模块，
所述工作模式包括滤光片调节模块，所述滤光片调节模块包括动作机构及其联动的滤除可见光的滤光片和滤除紫外与红外线的滤光片；
所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
该装置有益效果与方法相同，在此不作冗述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于非宽动态的强光抑制方法，其特征在于：它包括步骤，
A)、从图像采集器的图像处理器获取一帧图像；
B)、对该帧图像按网格划分为多个块；
C)、获取该帧图像中每个块的平均曝光量；
D)、获取权重表；
E)、根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量；
F)、计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值；
G)、获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值；
H)、获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则执行步骤I，否则转回步骤A；
I)、切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回步骤A。
2.如权利要求1所述的基于非宽动态的强光抑制方法，其特征在于：所述步骤B中，将该帧图像按网格等分为多个块。
3.如权利要求2所述的基于非宽动态的强光抑制方法，其特征在于：所述步骤B中，将该帧图像按12*8的网格等分为多个块。
4.如权利要求1所述的基于非宽动态的强光抑制方法，其特征在于：所述步骤F具体包括，
F1)、采用冒泡算法，将所有块的加权曝光量按大小排序；
F2)、从两端依次分别选取三个加权曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值。
5.如权利要求1-4任意一项所述的基于非宽动态的强光抑制方法，其特征在于：所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括调节滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括调节滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
6.一种基于非宽动态的强光抑制装置，其特征在于：它包括，
图像获取模块，用于从图像采集器的图像处理器获取一帧图像而后转到图像划分模块；
图像划分模块，用于对该帧图像按网格划分为多个块然后转到曝光量获取模块；
曝光量获取模块，用于获取该帧图像中每个块的平均曝光量而后转到权重表获取模块；
权重表获取模块，用于获取权重表而后转到曝光量计算模块；
曝光量计算模块，用于根据权重表对每个块的平均曝光量进行加权计算得到每个块的加权曝光量而后转到差值计算模块；
差值计算模块，用于计算所有块加权曝光量的最大值与最小值的曝光量差值而后转到状态获取模块；
状态获取模块，用于获取图像采集器的当前工作模式与曝光快门值而后转到判断模块；
判断模块，用于获取工作模式与曝光状态二维阈值表，判断曝光量差值是否超过阈值，是则转到工作模式切换模块，否则转回图像获取模块；
工作模式切换模块，用于切换工作模式，根据工作模式进行包括操控图像采集器上红外灯、调节图像采集器镜头滤光片及设置图像采集器的图像参数的操作，而后转回图像获取模块。
7.如权利要求6所述的基于非宽动态的强光抑制装置，其特征在于：所述图像划分模块用于将该帧图像按网格等分为多个块。
8.如权利要求7所述的基于非宽动态的强光抑制装置，其特征在于：所述图像划分模块用于将该帧图像按12*8的网格等分为多个块。
9.如权利要求6所述的基于非宽动态的强光抑制装置，其特征在于：所述差值计算模块具体包括，
排序单元，用于采用冒泡算法，将所有块的加权曝光量按大小排序而后转到计算单元；
计算单元，用于从两端依次分别选取三个加权曝光量最大值及最小值，计算得到曝光量差值。
10.如权利要求6-9任意一项所述的基于非宽动态的强光抑制装置，其特征在于：它还包括工作模式切换模块，
所述工作模式包括滤光片调节模块，所述滤光片调节模块包括动作机构及其联动的滤除可见光的滤光片和滤除紫外与红外线的滤光片；
所述工作模式包括强光状态及非强光状态；
所述强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除可见光的滤光片至图像采集器镜头的操作；
所述非强光状态包括驱动滤光片调节模块的动作机构联动将滤除紫外与红外线的滤光片至图像采集器镜头的操作。
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