CN104125419B - 一种基于cmos图像传感器的自适应分辨率实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法。首先基于图像处理技术判断CMOS图像传感器输出图像中是否存在动态目标。当视场中存在动态目标时，按照图像识别要求对CMOS图像传感器分辨率进行调节至最佳；当视场内无动态目标时，则自动降低CMOS图像传感器的分辨率。本方法通过自适应地控制CMOS图像传感器的分辨率，最大限度的减少冗余图像信息，提高硬盘存储空间的使用效率。同时，在满足目标识别的前提下，自适应地降低传感器输出图像分辨率，从而提高目标识别的速率。

Description

一种基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法

技术领域

本发明涉及一种基于CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的自适应分辨率实现方法，属于光电技术领域。

背景技术

随着CMOS图像传感器技术的不断发展，基于CMOS图像传感器的视频技术已经被广泛应用于航空、航天和视频监控等领域。视频监控系统和目标探测系统的视频数据往往需要存储于外部硬盘，以便进行备份和事后调用。在常规的目标探测识别和视频监控系统中，其图像传感器输出图像的分辨率始终保持不变。对于连续工作的图像传感器而言，希望储存时间越长的视频数据，或者越是清晰的高分辨率视频图像，则需要硬盘存储空间越大。然而，目标探测识别和实时监控主要针对某些特定的对象(如进入视场的人)进行监控。当视场内无目标出现(如夜晚时)，如仍按高分辨率进行数据采集与存储，将产生大量的冗余信息，进而导致硬盘存储空间的浪费。另一方面，对于目标识别而言，图像分辨率越高，越能分辨出视场中的目标细节，其目标识别率也就越高。然而，高分辨率视频图像将导致数据量的极剧增加，从而使后端的数据处理运算量大幅增多，从而降低了目标识别的速率。

发明内容

本发明的目的是为了解决在光电探测系统、视频监控系统中存在的冗余视频数据量大导致浪费存储空间、目标识别速率慢等问题，提出一种基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法。

本发明所提出方法的原理为：首先，对视场内的场景进行基于CMOS图像传感器的图像采集，得到数字图像；而后，应用数字图像处理技术，对所采集数字图像进行处理，以判断当前视场内是否存在动态目标、当前分辨率是否满足目标识别要求等；最后，依据图像处理结果对CMOS图像传感器输出图像的分辨率进行实时调整，进而实现成像分辨率的自适应控制。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法，包括以下步骤：

步骤一、使用基于CMOS图像传感器的系统-对视场进行图像采集，得到数字图像。

其中，在系统初始工作时，需预设CMOS图像传感器的初始化分辨率，该分辨率为所选用CMOS图像传感器所支持的最高和最低分辨率的平均整数值。

所述CMOS图像传感器必须具有可变分辨率功能，即，能够通过改变其外部引脚的电平高低或寄存器的配置等调节CMOS图像传感器的分辨率，以实现对后续对其输出图像分辨率的动态控制(增大、保持或减小)。

步骤二、判断数字图像中是否存在动态目标。如果没有动态目标，则调节CMOS图像传感器的分辨率至最低；如果存在动态目标，则检测当前分辨率是否满足目标识别要求。所述检测当前分辨率是否满足目标识别要求的具体方法如下：

设当前视场内的动态目标所占像素数为m，目标识别算法能够准确识别目标时要求目标所占像素数的下限值为n。定义n＝m×4^h，则若h>0，表示当前分辨率低，不能满足目标识别的要求，意味着需要增大分辨率；若h＝0，表示当前分辨率恰好满足目标识别的要求，意味着需要保持分辨率；若h<0，表示当前分辨率偏高，意味着需要减小分辨率。

步骤三、根据步骤二中对动态目标当前分辨率检测结果(即h值大小)，对CMOS图像传感器输出图像的分辨率进行自适应调整。

调整方法为：若h>0，则将分辨率上调1档；若h＝0，则保持当前分辨率；若h<0，则将分辨率下调1档。具体的，每下调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的1/2；反之，每上调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的2倍。重复执行调节过程，直至h＝0得到最佳分辨率。

循环执行上述过程，即可实现系统成像分辨率的自适应控制。

有益效果

本发明方法具有以下优点：

(1)提高硬盘存储空间的使用效率。当视场内不存在动态目标时，系统会自动配置CMOS图像传感器以最低分辨率运行，使得在保证系统正常运行的同时，能最大限度的减少冗余视频数据，降低了对外部硬盘存储空间的要求，节省视频存储空间，提高硬件使用效率。

(2)可在满足目标识别的前提下，自适应地降低传感器输出图像分辨率，从而提高目标识别的速率。

(3)提高视频监控系统的智能性。通过应用本发明所提出的方法，视频监控系统和光电探测系统可依据视场内有无目标或目标特性，对自身的分辨率进行自适应控制，从而极大地提高视频监控系统的智能性。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法的工作过程如下：

第一步：初始化CMOS图像传感器的分辨率，将其设置于中等分辨率模式。所应用的CMOS图像传感器必须具有可变分辨率的功能，即可通过改变其外部引脚的电平高低或寄存器的配置等调节CMOS图像传感器的分辨率，以实现对后续对其输出图像分辨率的动态控制(增大、保持或减小)。

第二步：按当前分辨率进行图像采集。

第三步：对第二步所得图像进行图像处理，判断视场内是否有动态目标。

第四步：根据第三步判断结果，如果当前视场内不含动态目标，则将分辨率下调至最低分辨率，流程结束；如果当前视场内含动态目标，则判断是否处于最佳分辨率状态，如果当前分辨率为最佳分辨率，则保持当前分辨率，流程结束。具体的判断方法如下：

设当前视场内的动态目标所占像素数为m，目标识别算法能够准确识别目标时要求目标所占像素数的下限值为n。定义n＝m×4^h，则若h>0，表示当前分辨率低，不能满足目标识别的要求，意味着需要增大分辨率；若h＝0，表示当前分辨率恰好满足目标识别的要求，意味着需要保持分辨率；若h<0，表示当前分辨率偏高，意味着需要减小分辨率。

第五步：根据第四步判断结果，如果当前视场内有动态目标，且当前的图像分辨率并非最佳分辨率，即h≠0，则根据h值对图像分辨率进行自适应控制。其分辨率自适应控制方法如下：

若h>0，则将分辨率上调1档；若h<0，则将分辨率下调1档。反之，每上调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的2倍；每下调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的1/2。

第六步：如果流程运行到第五步，即CMOS图像传感器的分辨率按照第五步进行了调整，则返回至第二步，再次进行图像采集，并按照以上步骤循环运行，直至第四步判定当前视场内不含动态目标，并将分辨率下调至最低分辨率，或者判定当前分辨率为最佳分辨率，即h＝0，流程结束。

循环执行上述过程，即可实现系统成像分辨率的自适应控制。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于CMOS图像传感器的自适应分辨率实现方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、使用基于CMOS图像传感器的系统对视场进行图像采集，得到数字图像；

其中，在系统初始工作时，需预设CMOS图像传感器的初始化分辨率，该分辨率为所选用CMOS图像传感器所支持的最高和最低分辨率的平均整数值；

所述CMOS图像传感器必须具有可变分辨率功能，能够通过改变其外部引脚的电平高低或寄存器的配置调节CMOS图像传感器的分辨率；

步骤二、判断数字图像中是否存在动态目标；

如果没有动态目标，则调节CMOS图像传感器的分辨率至最低；如果存在动态目标，则检测当前分辨率是否满足目标识别要求；所述检测当前分辨率是否满足目标识别要求的具体方法如下：

设当前视场内的动态目标所占像素数为m，目标识别算法能够准确识别目标时要求目标所占像素数的下限值为n、定义n＝m×4^h，则

若h>0，表示当前分辨率低，不能满足目标识别的要求，意味着需要增大分辨率；若h＝0，表示当前分辨率恰好满足目标识别的要求，意味着需要保持分辨率；若h<0，表示当前分辨率偏高，意味着需要减小分辨率；

步骤三、根据步骤二中对动态目标当前分辨率检测结果，对CMOS图像传感器输出图像的分辨率进行自适应调整；

调整方法为：若h>0，则将分辨率上调1档；若h＝0，则保持当前分辨率；若h<0，则将分辨率下调1档；具体的，每下调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的1/2；反之，每上调1档，则横向和纵向分辨率分别变为原分辨率的2倍；重复执行调节过程，直至h＝0得到最佳分辨率；

循环执行上述过程，即可实现系统成像分辨率的自适应控制。