CN104506779B - 一种红绿灯色彩矫正方法和摄像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种红绿灯色彩矫正方法和摄像设备，其中方法包括：获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息；根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；若所述三原色分量值满足预设的偏色条件，则调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄所述图像。本发明实施例实现了在拍摄过程中的自动偏色矫正。

Description

一种红绿灯色彩矫正方法和摄像设备

技术领域

本发明涉及视频监控技术，特别涉及一种红绿灯色彩矫正方法和摄像设备。

背景技术

随着智能交通的发展，电子警察逐渐代替交警执行交通违法行为取证，比如，由安装在路口的电子警察拍摄车辆闯红灯行为。其中，在电子警察拍摄的照片中，要包括路口的红绿灯状况，即要求能够从照片中看出当前车辆闯行的行为是在“红灯”状态时，那么对应的需要照片中显示的红绿灯的色彩是准确的，以免造成争议。比如，本来拍摄的是车辆闯红灯，但是在拍摄时由于红灯过曝引起红灯的颜色发白或者发黄，就会导致争议，不利于法律上的取证要求。现有技术中，对于上述的红绿灯色彩偏差现象，通常可以在成像后通过图像处理将偏色矫正过来，但是这种方式在法律上存在伪造证据的嫌疑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种红绿灯色彩矫正方法和摄像设备，以实现在拍摄过程中的自动偏色矫正。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

第一方面，提供一种红绿灯色彩矫正方法，包括：

获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息；

根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；

若所述三原色分量值满足预设的偏色条件，则调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄所述图像。

第二方面，提供一种摄像设备，包括：图像采集单元和曝光控制单元；

所述图像采集单元，用于获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息，并根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；

所述曝光控制单元，用于在所述图像采集单元获取的三原色分量值满足预设的偏色条件时，调整所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄图像。

本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法和摄像设备，通过获取红绿灯对应的三原色分量值，并在分量值满足预设的偏色条件时调整曝光时间点的相位，实现了在拍摄过程中的自动偏色矫正。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种可选的摄像设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的路口图像示意图；

图3是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的市电电压示意图；

图4是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的灯光信号能量曲线图；

图5是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的脉冲曲线设置示意图；

图6是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的偏色原理示意图；

图7是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法的流程图；

图8是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的相位调节示意图；

图9是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的设备安装流程图；

图10是本发明实施例提供的红绿灯色彩矫正方法中的环境变化调整图。

具体实施方式

本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法，应用于对路口安装的电子警察拍摄的图像中红绿灯的显示色彩的矫正，比如，在电子警察拍摄的车辆闯红灯图像中，需要正确的显示红绿灯的色彩，不能使得红绿灯出现偏色(例如红灯却显示成发黄的颜色)，以保证交通违法行为取证准确。

需要说明的是，在后续实施例中所描述的“红绿灯”一词，并不是表示红灯和绿灯，其可以表示“红灯”、或“绿灯”、或“黄灯”，即相当于一种三颜色灯的统称。另外，本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法，是在电子警察拍摄得到最终图像之前执行的，通过执行该方法，使得电子警察在拍摄得到的图像中红绿灯的颜色就已经是正常色彩范围，而不是如传统方式那样，在电子警察拍摄得到最终图像之后再进行图像处理来矫正红绿灯色彩。

为了使得本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法描述更加容易理解，如下先结合图1简单说明摄像设备(如电子警察)的结构，该摄像设备中包括用于执行本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法的各个功能单元，通过各个功能单元配合执行该红绿灯色彩矫正方法实现拍摄得到色彩显示正常的图像。

如图1所示，该摄像设备包括：处理器11、整流单元12、光学传感器单元13、图像采集单元14和曝光控制单元15，还可以包括图像送显单元16，其中的图像采集单元14、曝光控制单元15和图像送显单元16可以是均位于现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，简称：FPGA)上。需要说明的是，该摄像设备还可以包括其他的功能单元，本实施例的图1只示例了与本发明的红绿灯色彩矫正方法相关的单元。

基于图1所示的结构，摄像设备拍摄某个路口图像的原理是：参见图2，图2是图1中的路口图像17的放大图，该图像17是摄像设备待拍摄的某个路口的图像，图像中包括了各种对象或者环境信息，例如道路、车辆、树木以及安装在路口的红绿灯18等。如果摄像设备要拍摄得到该图像17，要经过图1中的“光学传感器单元”——>“图像采集单元”——>“图像送显单元”的处理路径，其中，光学传感器单元13是一个电路结构，其可以获取图像中各个最小成像单元的光信号，并将光信号转换为电信号，传输至图像采集单元14。

仍然结合图2，图2示例性的将图像17划分为一系列的最小成像单元(需要说明的是，这里仅是示例，实际的成像单元划分更小)，例如，成像单元21、成像单元22等，每个成像单元是其中的一个小方格，并且每个成像单元的颜色都是由R、G、B三原色构成，例如，从理论上说，成像单元如果是“红色”，其对应的三原色比重关系是R：G：B＝1:0:0，也就是说，不同的颜色是由不同比重关系的三原色组成的。那么光学传感器单元13可以感知到图像17中的各个最小成像单元中的三原色的比重关系，并对应的将该成像单元的色彩以R、G、B的三原色分量值的数字形式的电信号输出至图像采集单元14。

以其中一个成像单元22为例，假设成像单元22的颜色是红色，那么光学传感器对应该成像单元输出的电信号是R：G：B＝1:0:0的三原色电分量。本实施例着重讨论色彩方面，其他方面比如具体图像的感应不再详述。图像采集单元14接收到光学传感器单元13的电信号后，合成为图像，并送至图像送显单元16，按照特定的协议去送显，显示出该图像17，比如上述的成像单元22在显示时将根据三原色分量显示成红色。此外，光学传感器单元还可以感知颜色的亮度，比如较亮的红色或者较暗的红色，此时三原色的比重可能是不变的，但是对应输出的电信号形式的R、G、B三原色分量值的数值大小不同，比如较亮时R分量值是800，较暗时R分量值是100。

在上述的成像处理过程中，关于光学传感器单元13感应到图像的光信号，有两个方面的原理需要说明，一方面是，红绿灯的工作原理，即红绿灯显示色彩时的能量支撑；另一方面，是光学传感器感知红绿灯显示能量的方式。如下：

其中，红绿灯是由市电的交流电直接供电的，如图1中所示，示出了市电电源19为红绿灯供电，因此红绿灯的能量会随着市电频率同步变化。结合图3所示，我国的市电电压表示为式中U为瞬时电压，Um为峰值电压，2πf为角频率，为初相。角频率2πf反映交流电随时间变化的快慢，其中f称为工频，我国的工频为50Hz，即瞬时电压的变化周期为20ms。市电下，红绿灯发出的光(例如红光、绿光或黄光)的光能量表示为 式中P为红绿灯光瞬时能量，Pm为红绿灯光能量峰值，瞬时能量的变化周期为10ms。即红绿灯的能量是随着市电电压周期性变化的，有能量波峰和能量波谷。假设显示的是红光，能量高时在图像中显示比较亮，能量低时显示比较暗，即上述的光学传感器对应输出的三原色分量值的高低不同。

而光学传感器单元13可能并不是一直在拍摄，比如可以是周期性的拍摄路口图像，在拍摄时会进行曝光，通过曝光来获取待拍摄的图像(包括其中的红绿灯)的光信号能量。再参见图4，结合红绿灯发出的灯光的光信号能量变化曲线来说明，在曝光时涉及两个曝光因素，一个是曝光时间点t，另一个是曝光时长s；图4中通过矩形框41来表示曝光获得的红绿灯光信号能量，很明显的，红绿灯能量是由曝光时间点t和曝光时长s综合确定，在曝光时长确定的情况下，如果曝光时间点落在红绿灯高能量区即能量波峰附近，则曝光得到的红绿灯光信号能量就高(矩形框41的面积较大，即覆盖的红绿灯能量区面积大)，拍摄的图像中红绿灯颜色较亮；如果曝光时间点落在红绿灯低能量区即能量波谷附近，则曝光得到的红绿灯光信号能量就低，成像的红绿灯颜色较暗。

综上，光学传感器单元13负责根据曝光时间点和曝光时长对红绿灯曝光，根据曝光所覆盖的红绿灯能量不同，感应到的红绿灯亮度不同，对应的光学传感器单元输出的电信号的三原色分量的数值也是不同的。而上述的曝光时间点t和曝光时长s，即由曝光控制单元15提供给光学传感器单元13，参见图1所示，曝光控制单元15可以接收处理器11设置并发送的曝光时长，并且根据整流单元12发送的工频脉冲确定曝光时间点，将曝光时长和曝光时间点发送至光学传感器单元13，以据此曝光获取红绿灯的光信号能量。其中，整流单元12是一个整流电路，可以将市电电源的正弦波形转换成工频脉冲，故此工频脉冲与红绿灯能量同频同相，参见图5所示；曝光控制单元15设置曝光时间点也就是设置曝光时间点与该工频脉冲的相位，相当于控制从图4中的红绿灯能量变化曲线的什么时间点开始曝光，比如从能量波峰处开始曝光还是从其他时间点开始等。

需要说明的是，处理器11设置曝光时长是可以变化的，比如，当图像17中的环境亮度变化时(比如阴天或晚上等)，处理器11可以对环境进行测光，感知环境的亮度，该亮度也相当于环境的光信号能量。如果环境变暗，亮度降低，表明需要提高曝光获得环境光信号能量，则处理器11可以增加曝光时长。而传统方式中曝光时间点却是在初始确定后就不再改变的，因此在增加曝光时长后图4中矩形框的宽度变宽了，那么矩形框的面积即能量值就提高，红绿灯的能量增加。同理，环境亮度提高，处理器11还可以缩短曝光时长。举例如下：假设红灯亮度一直没变而且亮度适中，但是由于环境亮度变化后处理器增加了曝光时长，曝光覆盖的红灯能量区增加，则将会导致红灯亮度高于实际亮度，而处理器缩短曝光时长后，曝光得到的红灯能量减少，导致红灯亮度低于实际亮度，这些都属于红灯色彩显示不正常，而如果亮度偏差太大即为过曝或欠曝。

具体的，假设电子警察在初始安装和调试时，就已经确定了曝光时长和曝光时间点，在该曝光因素下环境亮度和红绿灯亮度都是适中的，没有偏色；但是如上面一段所述的，曝光时长后续处理器可以自动调节，而曝光时间点却没有变化，这对于图像中的环境来说没关系依旧亮度适中(因为曝光时长调节就是依据环境亮度)，而对于红绿灯来说，由于图2中示例的其能量是周期性变化的，当曝光时长改变后，图4中矩形框代表的红绿灯的曝光能量就可能出现过曝或者欠曝，红绿灯能量的变化引起其亮度的偏高或者偏低，需要矫正色彩。

而根据前面所描述过的，红绿灯亮度的改变，对应的是光学传感器单元在输出R、G、B三原色的分量值时的变化。参见图6所示，说明了该红绿灯能量变化引起偏色的原理，例如以红色为例，红色R、G、B比重关系是R:G:B＝1:0:0，就是说不存在G、B分量，实际上，红灯R、G、B中R比重很高，G、B比重很小，所以人眼看到灯还是红色的。通常情况下，当红绿灯亮度增加时(即曝光的红绿灯能量提高)，R、G、B比重不会发生改变，但是当亮度不断增加时，光学传感器的一个特性是会达到饱和(饱和即光学传感器输出的该分量数值不会在增加，比如R最大输出值是1023)，比重最高的R分量率先达到饱和，此时若红绿灯继续增加亮度，R分量不再增加，而G、B分量继续增加，这样就导致三原色的比重发生了变化，R的比重减少，红绿灯成像就会偏色；若红绿灯不断增加亮度，最终G、B分量也会饱和，红绿灯成像就会发白，这就是过曝。

而对于欠曝来说，仍然结合图6，三原色的分量不会出现饱和，但是红绿灯的颜色会比较暗，R、G、B的输出分量值比较低，比如都小于100，这样显示在图像中也会比较暗淡，对于交通违法取证的图像要求来说也不太适合，无法明确辨认红绿灯的颜色，尽量亮度适中比较好，因此也要尽量避免欠曝。同样的，如果对于图像要求红绿灯的亮度适中，也就是R、G、B的输出分量值要在一个合适的范围比较好，而R、G、B的输出分量值就是与红绿灯曝光的能量有关，能量提高则分量值大，能量降低则分量值小。

由以上的描述，已经获知了红绿灯偏色的原因，即红绿灯偏色或者说色彩需要矫正是因为光学传感器输出的三原色电分量的数值未处于合适的范围，而影响分量值的因素是曝光覆盖的红绿灯能量，因此为了消除红绿灯偏色，就需要调整曝光覆盖的红绿灯能量，而红绿灯本身由市电电源供电，有一个固定周期的能量变化曲线，归结下来就是要调整曝光时长和曝光时间点，同时，曝光时长是处理器根据环境亮度确定的，因此本实施例就根据实时检测的光学传感器输出的电信号分量来指示调整曝光时间点即可，这也是本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法的原理。该方法具体可以参见图7所示的流程：

701、获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息；

702、根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；

703、若所述三原色分量值满足预设的偏色条件，则调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄所述图像。

其中，在步骤701中，摄像设备要获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息，因为如前面所述的，光学传感器单元13在感应图像的光信号并转换为电信号时，是针对整个图像的，包括该图像中的每一个最小成像单元的三原色分量，对应的图像采集单元14也是接收到整个图像中的各个成像单元的分量值。而在本实施例的流程中，图像采集单元14只需要关注图像中的红绿灯区域的分量即可，根据红绿灯的分量输出调节曝光时间点，因此图像采集单元14需要知道红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息。该位置信息的表示方式例如是，红灯对应的区域是：横向从a像素点到b像素点，纵向从c像素点到d像素点(假设一个像素点是一个最小成像单元)。如果该区域中包括的多个成像单元，每个成像单元显示的颜色和亮度都完全相同，那么整个区域的三原色分量与单个成像单元的三原色分量是基本一致的。

本实施例中，图像采集单元14获取的红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息，是从处理器11接收的，处理器11得到该位置信息的方式例如是，图1中的图像送显单元16将图像送往后台的控制室进行图像显示，可以由管理人员通过终端(例如电脑)在图像中的红绿灯的位置处进行点击，并通过网络将点击位置由终端传输至处理器，处理器分析得到点击处对应的红绿灯位置信息。需要说明的是，这里的图像采集单元14获取红绿灯位置信息的过程，可以是在摄像设备安装调试的过程中执行的，在安装完成后，图像采集单元14将一直保存该位置信息即可，因为后续摄像设备和红绿灯的位置都是固定的。

在步骤702中，图像采集单元14将根据存储的红绿灯位置信息，获取对应的红绿灯三原色分量值。具体的，图像采集单元14在接收到光学传感器单元13发送的待拍摄的图像17中的各个成像单元的三原色分量值后，选取红绿灯位置信息对应的成像单元的三原色分量值进行检测和判断，即步骤703的处理。

在步骤703中，图像采集单元14主要是判断红绿灯位置信息对应的成像单元的三原色分量值是否满足预设的偏色条件，如果满足则表明红绿灯在图像中显示时将偏色，则指示曝光控制单元15调整拍摄图像时的曝光时间点的相位。具体的，本实施例的偏色条件可以设置多种情况，包括红绿灯欠曝、过曝等。

例如，可以设置：如果R、G、B三原色分量值(即光学传感器输出的电信号分量值)中的任何一个大于预设的第一数值，则表明对应的红绿灯过曝，此时确认三原色分量值满足过曝条件。比如，结合图6中所示的偏色原理，分量值的最大数值假设是1023，过曝判断时可以将上述第一数值就设置为饱和时的1023，如果R、G、B三分量任何一个大于1023，则表明过曝，图像采集单元14可以指示曝光控制单元15调整曝光时间点，过曝时应该是指示将曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯低能量区移动，以减小能量覆盖区域，使得曝光的能量减少，红绿灯亮度降低。或者，即使是过曝，第一数值也不一定设置为饱和值，比如可以设置为900，规定如果R、G、B三分量任何一个大于900则表明过曝，图像采集单元14将指示调整曝光时间点。

又例如，可以设置：如果R、G、B三原色分量值均小于预设的第二数值，则表明对应的红绿灯欠曝，此时确认三原色分量值满足欠曝条件。比如，结合图6中所示的偏色原理，欠曝时可以将上述第二数值设置为100，如果R、G、B三分量均小于100，则表明欠曝，图像采集单元14可以指示曝光控制单元15调整曝光时间点，欠曝时指示将曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯高能量区移动，以增大能量覆盖区域，使得曝光的能量增加，红绿灯亮度提高。

再例如，还可以设置一个红绿灯亮度适中时对应的三原色分量值范围，如果三原色分量值中的其中一个不在预设数值范围，则表明对应的红绿灯偏色，该预设数值范围对应的红绿灯亮度适中。比如，对于红灯而言，可以设置R分量值的范围是400-700，如果R分量值在该范围内则红灯在图像中显示的亮度适中，否则表明红灯的色彩不在正常色彩范围，则指示调整曝光时间点。

需要说明的是，上述列举的是几种可选的方式，具体实施时可以灵活设置其他形式，比如，图像采集单元14可以仅设置对于过曝时的偏色条件，或者仅设置亮度适中时的分量值范围；还可以是，在欠曝时设置R、G、B三原色分量值中的最大值小于预设的第二数值即可，等。此外，上述的几种方式对于三种颜色的灯都是适用的，即红灯、绿灯和黄灯偏色的判断都采用统一的标准；当然也可以将不同颜色的灯分别采用不同的标准参数值，例如，对于过曝的判断时，将红灯对应的第一数值设置为1023，将绿灯对应的第一数值设置为900，也是可以的；只是在不同颜色的灯分别采用不同的标准参数值时，可以将不同的参数值与不同的位置信息对应存储，不同的位置信息对应不同颜色的灯。

更进一步的，图像采集单元14在进行三原色分量值判断时依据的第一数值、第二数值等参数，是可以进行调整和变化的。比如，在图1中图像采集单元14位于FPGA上，其所依据的上述参数可以存储在FPGA的寄存器中；假设后续管理人员通过送显的图像观察，觉得三种颜色的灯在过曝判断采用统一标准900时，最左边的红灯显示稍微有些暗，则管理人员可以通过网络向处理器11传输对于该红灯位置调整后的参数值1023，由处理器11将调整后的新参数发送至寄存器进行更新，包括红灯位置与参数值的对应关系，则图像采集单元14将按照新参数值进行分量值判断。这种方式方便对红绿灯颜色矫正的随时调节。

此外，对于图像采集单元14在指示曝光控制单元15进行曝光时间点的调整时，指示的方式本实施例不做严格限制，也可以灵活设定，只要曝光控制单元15能够根据该指示进行正确的曝光时间点方向调整即可。比如，以过曝为例，假设过曝判断时的第一数值是1023，则当图像采集单元14检测到R分量达到1023时，就将分量值1023传输至曝光控制单元15，据此曝光控制单元15知道发生了过曝；或者，当图像采集单元14检测到R分量达到1023时，可以向曝光控制单元15传输一个用于表示发生了过曝的标识参数，比如“1”，则曝光控制单元15据此知道发生了过曝，等，不再列举。

对于曝光控制单元15，其从图像采集单元14获知红绿灯发生了偏色时，将对曝光时间点进行调整。上述列举的“过曝”、“欠曝”或者“不在亮度适中的预设数值范围”等，都可以称为“偏色”，也可以称为“红绿灯不在正常色彩范围”，此时曝光控制单元15都是要调整曝光时间点的。比如上述的过曝时，曝光控制单元15要将曝光时间点的相位向红绿灯低能量区移动，欠曝时，曝光控制单元15要将曝光时间点的相位向红绿灯高能量区移动。具体的相位调节时，曝光控制单元15是根据整流单元12发送的工频脉冲，设置曝光时间点与工频脉冲之间的相位，参见图8所示，t1是原来的曝光时间点，t2是调整后的曝光时间点，通过调节相位实现了对曝光时间点的调整。

结合图8也可以看到，在曝光时长不变的情况下，通过调整曝光时间点，相当于将矩形框的位置进行了移动，使得该矩形框覆盖的红绿灯能量区的面积发生变化。当过曝时，将曝光时间点的相位向红绿灯低能量区移动，即通过移动曝光时间点使得矩形框覆盖的红绿灯低能量区面积减小，光学传感器单元曝光得到的红绿灯能量降低，从而使得红绿灯亮度也降低；当欠曝时，将曝光时间点的相位向红绿灯高能量区移动，即通过移动曝光时间点使得矩形框覆盖的红绿灯低能量区面积增加，光学传感器单元曝光得到的红绿灯能量提高，从而使得红绿灯亮度也提高。

需要说明的是，图像采集单元14和曝光控制单元15配合进行的曝光时间点的调整过程是一个动态过程，因为曝光控制单元15有可能不会一次性的就将曝光时间点调整到位，比如，假设曝光控制单元15预设的相位调整步长是一定值a，在接收到图像采集单元14的过曝指示后，曝光控制单元15沿着过曝时对应的调整方向(低能量区移动方向)推进曝光时间点相位a，但是有可能经过调整后图像采集单元14发现红绿灯分量值仍然是过曝的，即超过第一数值，则图像采集单元14可以指示曝光控制单元15接着调节，直至图像采集单元14发现不再过曝，红绿灯分量值在正常范围，则不再指示曝光控制单元15调整，曝光控制单元15停止即可。而后图像采集单元14将调整好的图像信息传送至图像送显单元16去送显，此时得到的图像是正常色彩的。本实施例可以将调整结束时的最终相位称为目标相位，拍摄图像是在该目标相位曝光拍摄得到。

进一步的，从上述过程可以看到，红绿灯曝光时间点的调节过程是FPGA自动执行的，其中的图像采集单元自动检测三原色分量值是否在预设范围，并自动指示曝光控制单元进行相位调节，曝光控制单元也是根据指示自动调节曝光时间点的相位，从而实现红绿灯色彩的矫正。需要说明的是，该自动调整过程既可以应用于摄像设备的安装调试阶段，也可以应用于安装之后的使用阶段。

具体的，图9示出了摄像设备安装调试的流程，如图9所示，在摄像设备安装并启动后，要设置环境曝光“目标亮度”，然后进行测光，由处理器CPU来判断测光亮度是否偏大或者偏小，如果亮度偏大，减小曝光时长，如果亮度偏小增大曝光时长，直到曝光亮度接近“目标亮度”，使得环境曝光亮度适中。在曝光时长确定后，还要调节曝光时间点，以使得红绿灯的曝光亮度适中，因为对于环境来说，曝光时间点对曝光能量没有影响，而红绿灯能量由于是周期性变化的，曝光时间点的设置对曝光的红绿灯能量有直接关系，从而决定红绿灯的亮度。本实施例中，由FPGA自动调节曝光时间点实现对红绿灯亮度的调整，具体调整方式可以参见上面的实施例，不再赘述。通过FPGA自动调节曝光时间点，代替了传统方式中的人工调节过程，简化了摄像设备的安装过程。

图10示出了摄像设备在使用过程中环境变化时的调节流程，如图10所示，当环境亮度变化时进行测光，由CPU来判断测光亮度是否偏大或者偏小，如果亮度偏大，减小曝光时长，如果亮度偏小增大曝光时长，直到曝光亮度接近“目标亮度”，使得环境曝光亮度适中。在传统方式中，曝光时间点是不变的，进而使得红绿灯过曝或者欠曝；而本实施例中，FPGA可以判断“曝光时长”变化后的红绿灯曝光情况，比如红绿灯的三原色分量值的变化情况，判断红绿灯是否过曝或者欠曝(分量值是否仍然在正常范围)，并根据判断结果调节曝光时间点，使得红绿灯曝光亮度适中，实现自动调节红绿灯曝光亮度。从而使得环境亮度变化时，能够动态完成红绿灯成像亮度的调节，不会因为环境的改变导致红绿灯偏色，或者发白等状况。

由上述的图9或者图10可以看到，不论是安装调试过程，还是后续使用中的环境变化时的调节过程，都是先由处理器确定曝光时长，再来确定曝光时间点，因此，在本实施例的上述两个流程中，图像采集单元14可以接收处理器发送的曝光时长确定通知，该通知用于表示曝光时长已经确定，比如在图9的流程中，处理器在测光并确定曝光时长后可以通知图像采集单元14，图像采集单元14可以开始检测在该曝光时长下的三原色分量，进而调整曝光时间点；而在图10所示的流程中，处理器在测光感知环境亮度变化并调整好曝光时长后，可以通知图像采集单元14，图像采集单元14可以开始按照本发明实施例的方法调整曝光时间点。因此，图像采集单元14接收到的通知曝光时长已确定的信息，该曝光时长包括：根据环境初始目标亮度调整的曝光时长，或者环境亮度变化时调整的曝光时长。

本发明实施例的红绿灯色彩矫正方法和摄像设备，实现了在图像拍摄过程中对图像中的红绿灯色彩的自动偏色矫正；并且既简化了摄像设备的安装调试过程，也使得在环境亮度变化时及时调整保证红绿灯色彩的正常显示；而且本实施例拍摄的图像是在拍摄得到最终图片之前进行，即通过执行该方法使得拍摄得到的图片已经是红绿灯色彩正常显示的图片，无需事后图像处理，尊重客观事实，能够作为交通违法的证据使用。

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 (8)

1.一种红绿灯色彩矫正方法，其特征在于，包括：

获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息；

在接收到曝光时长确定通知后，根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；

若所述三原色分量值满足预设的偏色条件，则调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄所述图像，其中，所述三原色分量值满足预设的偏色条件包括：

所述三原色分量值满足预设的过曝条件；

所述三原色分量值满足预设的欠曝条件；或，

所述三原色分量值中的其中一个不在预设数值范围，所述预设数值范围对应的红绿灯亮度适中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述过曝条件包括：所述三原色分量值的任何一个大于预设的第一数值；

所述调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，包括：将所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯低能量区移动，以矫正所述红绿灯的过曝状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述欠曝条件包括：所述三原色分量值均小于预设的第二数值；

所述调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位，包括：将所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯高能量区移动，以矫正所述红绿灯的欠曝状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光时长包括：根据环境初始目标亮度调整的曝光时长，或者环境亮度变化时调整的曝光时长。

5.一种摄像设备，其特征在于，包括：图像采集单元和曝光控制单元；

所述图像采集单元，用于获取红绿灯在待拍摄的图像中的位置信息，并在接收到曝光时长确定通知后，根据所述位置信息，获取所述红绿灯对应的三原色分量值；

所述曝光控制单元，用于在所述图像采集单元获取的三原色分量值满足预设的偏色条件时，调整所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位，得到满足红绿灯正常色彩范围的目标相位，以使得在所述目标相位的曝光时间点拍摄图像，其中，所述三原色分量值满足预设的偏色条件包括：

所述三原色分量值满足预设的过曝条件；

所述三原色分量值满足预设的欠曝条件；或，

所述三原色分量值中的其中一个不在预设数值范围，所述预设数值范围对应的红绿灯亮度适中。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述过曝条件包括：所述三原色分量值的任何一个大于预设的第一数值；

所述曝光控制单元，在调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位时，具体用于：将所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯低能量区移动，以矫正所述红绿灯的过曝状态。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述欠曝条件包括：所述三原色分量值均小于预设的第二数值；

所述曝光控制单元，在调整拍摄所述图像时的曝光时间点与工频脉冲之间的相位时，具体用于：将所述曝光时间点与工频脉冲之间的相位向红绿灯高能量区移动，以矫正所述红绿灯的欠曝状态。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述曝光时长包括：根据环境初始目标亮度调整的曝光时长，或者环境亮度变化时调整的曝光时长。