CN104301623A - 一种混合补光方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合补光方法，该方法应用于监控摄像机，包括：A、将监控摄像机初始化为白光灯补光。B、周期性的计算画面的补光质量。C、当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式，同时将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值。D、当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式；返回步骤B。本发明的方案能够在夜间低照度环境下，充分发挥白光补光和红外补光各自的优势，以达到摄像机最佳的监控效果。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种混合补光方法和装置。
背景技术
在视频监控应用中，在夜间等低照度环境中，一般都是采用补光灯进行补光，以增强夜间画面监控效果。常用补光灯分为白光补光灯和红外补光灯两大类。
白光灯是一种可见光，属于冷光源，广泛用于道路监控工程中卡口摄像机摄取过往卡口的机动车牌号的辅助照明工具；用于小区停车场出入口摄像机记录进出机动车牌号的辅助照明。因摄像机夜晚在白光灯的辅助照明情况下，摄取的图像是彩色的，所以也可以用于企事业单位大门口摄像机的辅助照明。
白光补光灯的波长在470nm到630nm之间。摄像机对白光的感应能力最强，因此白光灯补光效果好。但是白光的衰减比较快，随着补光距离的加长，白光衰减会很快，因此白光灯不适合远距离补光。由于白光是人眼能够感知的可见光，因此夜间使用白光补光，隐蔽性较差，而且会对人眼产生干扰，容易引起事故。
红外灯发射红外光线，广泛应用于夜视系统中。红外灯和低照度黑白摄像机一起构成主动红外摄像系统。监控领域用到的红外灯主要有卤素灯泡加滤光片、激光管、LED发光二级管三种。选用红外灯最重要的是成套性，需要考虑与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。此外，选择红外灯的角度和发光距离也很重要：红外灯的发光转换功率是固定的，如果想发光角度大，那自然会牺牲照射距离；相反，如果保证照射距离就会牺牲角度。
红外补光灯的波长在830nm到950nm之间。红外补光灯分为有红曝和无红曝两类。有红曝补光灯使用波长为850nm的红外LED发射管，使用中，近距离观察，红外灯会发出暗红色的光。而无红曝补光灯使用波长为940nm的红外LED发射管，使用中，红外灯表面没有任何光亮，因此更隐蔽。同一款摄像机，在850nm波长的感应度，比在940nm波长的感应度好到10倍。所以850nm这种有轻微红曝的红外灯拥有更高的效率，是红外灯的首选。
由于波长较长，穿透力好，红外光在远距离下补光效果会更好。而且红外光是人眼不可感知的光线，因此采用红外补光隐蔽性较好。由于一般sensor(传感器)对红外光的感应能力差于白光，红外补光的成像效果一般要劣于白光补光的成像效果。另外，红外补光还有一个劣势为只能成黑白图像。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种混合补光方法和装置。
该混合补光的方法应用于监控摄像机，该监控摄像机中设置有白光补光灯和红外补光灯，该方法包括：离线测试白光补光灯和红外补光灯切换的监控摄像机仰角阈值；当监控摄像机执行监控时的当前仰角大于等于该仰角阈值时，切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；当监控摄像执行监控时的当前仰角小于该仰角阈值时，切换到白光补光，同时切换摄像机到彩色模式。
另一混合补光的方法包括：步骤A、将监控摄像机初始化为白光灯补光。步骤B、周期性的计算画面的补光质量。步骤C、当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式，同时将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值。步骤D、当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式；返回步骤B。
优选地，红外补光阈值为预设的亮度阈值；所述周期性计算画面的补光质量具体为：将画面分割成m*n的区域，分别计算各个区域画面亮度，然后通过一定的加权系数加权计算整个画面的亮度，该加权系数的定义原则是中心区域加权系数大，边缘区域加权系数小。
优选地，如果该监控摄像机设置有红外滤光片，则在白光补光时，打开红外滤光片进行红外光滤光；在红外光补光时，关闭红外滤光片。
优选地，白光补光灯透镜和红外补光灯透镜的视角应该至少能覆盖到根据仰角阈值计算得到的摄像机焦距对应的视角范围。
该混合补光装置应用于监控摄像机，该监控摄像机中设置有白光补光灯和红外补光灯，该装置包括：初始化模块，用于将监控摄像机初始化为白光灯补光；画面补光质量计算模块，用于周期性的计算画面的补光质量；仰角阈值确定模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值；补光灯切换模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；用于在红外光补光时，当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式。
相较于现有技术，本发明的方案能够在夜间低照度环境下，充分发挥白光补光和红外补光各自的优势，以达到摄像机最佳的监控效果。
附图说明
图1是摄像机仰角示意图
图2是本发明实施例流程图。
图3是本发明实施例装置逻辑结构图。
具体实施方式
本发明提供一种白光和红外光混合补光的策略。本发明的方案能够在夜间低照度环境下，充分发挥白光补光和红外补光各自的优势，以达到摄像机最佳的监控效果。下面通过具体实施方式详细说明。
本发明的方案所使用的监控摄像机需要内置两组补光灯：一组白光补光灯，采用大视角的透镜；一组红外补光灯，采用小视角的透镜。
在夜间低照度情况下，何时采用白光补光灯进行补光，何时采用红外补光灯进行补光是需要进一步考虑的问题。以下通过两个实施例来进行阐述。
实施例一
首先，离线测试白光补光灯和红外补光灯切换的监控摄像机仰角阈值。
本实施例中的监控摄像机更多的是指球型摄像机，其在水平方向和垂直方向都能进行转动。监控摄像机的仰角为垂直镜头的方向与球机安装杆之间的夹角α，具体请参图1的示例。在夜间低照度情况下，离线测试得到的仰角阈值可以依据白光补光灯下监控摄像机所拍摄图像的质量确定。比如说，按照从小到大逐步改变摄像机的仰角，在每一个不同的仰角下进行图像的拍摄，判断各仰角下的图像的质量是否属于可接受的，如果可接受，则该仰角不是所需要得到的仰角阈值；如果不可接受，则该仰角为所需得到仰角阈值。该仰角阈值为不可接受的图像对应的仰角中的最小仰角。
图像质量是否可接受可以通过测试人员人眼观察来进行判断，当然也可以通过算法自动计算确定。在通过算法自动确定的时候，主要考量的为画面的亮度，因为在夜间低照度情况下，亮度属于一个重要的指标，一般画面亮度够了，清晰度等其他指标的问题不会太大。一种画面补光质量的计算方法为：将画面分割成m×n的区域，分别计算各个区域画面亮度，然后通过一定的加权系数加权计算整个画面的亮度。加权系数的定义原则是中心区域加权系数大，边缘区域加权系数小。如果整个画面的亮度满足一定的亮度要求，则认为该图像的质量可接受。m和n可以相同，比如说m＝n＝8，即将画面分割成8*8的区域。
需要说明的是，这里的离线是指监控摄像机尚未进入真正的监控工作状态。
其次，在确认该监控摄像机的仰角阈值后，监控摄像机在线工作时利用上述得到的仰角阈值进行白光补光和红外补光的切换，具体为：当监控摄像机的当前仰角大于等于该仰角阈值时，切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；当监控摄像的当前仰角小于该仰角阈值时，切换到白光补光，同时切换摄像机到彩色模式。
如果该监控摄像机还设置有红外滤光片，则在白光补光时，打开红外滤光片进行红外光滤光；在红外光补光时，关闭红外滤光片。
另，还有一点需要说明，监控摄像机中设置的白光补光灯和红外光补光灯的视角有一定的要求。白光补光灯透镜和红外补光灯透镜的视角应该至少能覆盖到根据仰角阈值计算得到的摄像机焦距对应的视角范围。
在经过离线实验测试得到摄像机的仰角阈值，并将该仰角阈值作为该摄像机实际监控时白光补光灯和红外补光灯切换的阈值，可以充分发挥白光灯和红外灯各自的优势，达到最佳的监控补光效果。
实施例二
本实施例的具体实施流程如下：
步骤S21、将监控摄像机初始化为白光灯补光。
步骤S22、周期性的计算画面的补光质量。
步骤S23、当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式，同时将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值。
步骤S24、当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式；返回步骤S22。
上述实施例流程是一种在线式的白光补光和红外补光切换流程。摄像机上电启动进入监控工作状态。由于初始被设定为白光补光模式，所以初次在夜间低照度时，该监控摄像机用白光灯进行补光，进行监控画面的拍摄。同时，摄像机自动针对拍摄的图像周期性的进行画面质量的计算，判断补光的效果如何。具体的可以参考实施例一中的画面补光质量的计算方法。如果画面质量的考量因素为亮度时，则步骤23中的白光补光切换为红外光补光阀值即为一预设的亮度值，周期性计算的画面补光质量也即计算画面的亮度。在周期性计算画面补光质量时，随着球机仰角的变大，画面补光质量持续降低，当画面补光质量低于一定阀值时需要从白光灯切换到红外灯补光。在画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，监控摄像机不仅要由白光补光切换到红外光补光，还要记录下摄像机此时的仰角。该记录下的仰角将作为后续从红外光补光切换到白光补光的依据，即在红外光补光过程中，如果出现了监控摄像机的仰角小于当前记录的仰角阀值时，则由红外光补光切换到白光补光。在白光补光时，仰角阈值将不再起作用，还是按照画面补光质量来判断是否由白光补光切换到红外光补光。这样可以避免由于环境发生变化时，上次记录的仰角阀值不再适应新环境的这种情况。
实施例二关于摄像机中设置红外滤光片时的处理和实施例一相同；关于白光补光灯和红外光补光灯的视角也和实施例一相同。
实施例一和实施例二的补光灯切换方法各有自己的适用场合。实施例一可以针对指定场景离线测出最合适的仰角阈值；实施例二的适应性则更强，不需要针对各种场景做适配，但是算法相对复杂一些；且针对某一些特定场景的效果可能不如实施例一。
图3是本发明实施例二对应的装置的逻辑结构图。本发明的混合补光装置应用于监控摄像机，包括：初始化模块、画面补光质量计算模块、仰角阈值确定模块、补光灯切换模块。
初始化模块，用于将监控摄像机初始化为白光灯补光；
画面补光质量计算模块，用于周期性的计算画面的补光质量；
仰角阈值确定模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值；
补光灯切换模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；用于在红外光补光时，当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式。
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)
1.一种混合补光方法，该方法应用于监控摄像机，其特征在于，该监控摄像机中设置有白光补光灯和红外补光灯，该方法包括：
离线测试白光补光灯和红外补光灯切换的监控摄像机仰角阈值；
当监控摄像机执行监控时的当前仰角大于等于该仰角阈值时，切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；当监控摄像执行监控时的当前仰角小于该仰角阈值时，切换到白光补光，同时切换摄像机到彩色模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果该监控摄像机设置有红外滤光片，则在白光补光时，打开红外滤光片进行红外光滤光；在红外光补光时，关闭红外滤光片。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述白光补光灯透镜和红外补光灯透镜的视角应该至少能覆盖到根据仰角阈值计算得到的摄像机焦距对应的视角范围。
4.一种混合补光方法，该方法应用于监控摄像机，其特征在于，该监控摄像机中设置有白光补光灯和红外补光灯，该方法包括：
步骤A、将监控摄像机初始化为白光灯补光。
步骤B、周期性的计算画面的补光质量。
步骤C、当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式，同时将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值。
步骤D、当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式；返回步骤B。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述红外补光阈值为预设的亮度阈值；所述周期性计算画面的补光质量具体为：将画面分割成m*n的区域，分别计算各个区域画面亮度，然后通过一定的加权系数加权计算整个画面的亮度，该加权系数的定义原则是中心区域加权系数大，边缘区域加权系数小。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，如果该监控摄像机设置有红外滤光片，则在白光补光时，打开红外滤光片进行红外光滤光；在红外光补光时，关闭红外滤光片。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述白光补光灯透镜和红外补光灯透镜的视角应该至少能覆盖到根据仰角阈值计算得到的摄像机焦距对应的视角范围。
8.一种混合补光装置，该装置应用于监控摄像机，其特征在于，该监控摄像机中设置有白光补光灯和红外补光灯，该装置包括：
初始化模块，用于将监控摄像机初始化为白光灯补光；
画面补光质量计算模块，用于周期性的计算画面的补光质量；
仰角阈值确定模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，将监控摄像机此时的仰角记录下来作为指示红外补光灯切换到白光补光灯的仰角阀值；
补光灯切换模块，用于在白光补光时，当画面的补光质量低于白光补光切换为红外光补光阀值时，由白光补光切换到红外补光，同时切换摄像机到黑白模式；用于在红外光补光时，当监控摄像机当前的仰角小于所述当前记录的仰角阀值时，由红外光补光切换到白光补光；同时切换摄像机到彩色模式。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述红外补光阈值为预设的亮度阈值；所述画面补光质量计算模块在周期性计算画面的补光质量时具体为：将画面分割成m*n的区域，分别计算各个区域画面亮度，然后通过一定的加权系数加权计算整个画面的亮度，该加权系数的定义原则是中心区域加权系数大，边缘区域加权系数小。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述白光补光灯透镜和红外补光灯透镜的视角应该至少能覆盖到根据仰角阈值计算得到的摄像机焦距对应的视角范围。
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