CN104754184A - 一种实时监控视频光照补偿方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时监控视频光照补偿方法及其系统。首先根据亮度系数决定是否进行光照补偿，然后根据煎后相邻两帧图像亮度系数的关系决定是否使用前一帧图像光照补偿的亮度增量。通过抛物线亮度增强方法，获得亮度增量 ；然后调整每个像素的RGB值。对视频信号进行恢复和处理，克服光照的不良影响，保证了视频系统全天候正常地工作以及系统的稳定性。

Description

一种实时监控视频光照补偿方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种实时监控视频光照补偿方法及其系统，特别是涉及一种适用于视频监控领域不良光照下的实时监控视频光照补偿方法及其系统。

背景技术

视频监控现在广泛应用在交通、刑侦、银行、小区物业管理、工业生产监控等领域。该视频处理系统利用图像处理技术对视频流的每一帧进行处理，克服图像采集过程中噪声引起的图像退化和模糊。

天气晴朗时监控系统采集到的图像质量良好，能够达到预先设计的标准；但是在不良的光照条件下，例如夜间、清晨和黄昏，图像的质量严重退化，甚至目标模糊，难以辨认。这种情况严重影响了监控系统的稳定性，同时退化的图像还会影响到其它系统的正常工作。对于不良光照下各种监测系统中获取图像景物进行实时清晰化处理方法的研究具有重大的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对不良光照下各种视频监测系统获取图像景物进行实时清晰化处理的光照补偿方法及其系统。

低照度图像的首要特点是光照不充分、图像整体效果较暗，所以低照度图像增强的首要是增强每个像素的亮度。由于在RGB空间中，R、G、B三分量既包含颜色，也包含了亮度信息，如果把灰度图像增强方法直接用于彩色图像增强，在亮度发生改变的同时，颜色也会发生改变，但如果两个像素点(R₁,G₁,B₁)、(R₂,G₂,B₂)在RGB空间的值是成比例的，即：那么这两点具有相同的颜色，只是亮度不同，且亮度增量为λ。所以要在保持色彩不变的前提下实现低照度图像增强，关键在于亮度增益λ的确定。

本发明采用的技术方案如下：一种实时监控视频光照补偿方法，具体方法为：一、通过亮度增强，获得亮度增量λ；二、调整每个像素的RGB值。

作为优选，所述步骤一的具体方法步骤为：

(1)读取当前视频帧图像f(x，y)，其亮度系数为L；

(2)采用HSV色度空间实现亮度和颜色分离，其中V分量为亮度信息；

(3)在HSV空间中将图像按亮度信息灰度化，即：V₁(x,y)＝max(R₁(x,y),G₁(x,y),B_1(x,y))，其中，R₁(x,y)，G₁(x,y)，B₁(x,y)为原彩色图像的三个彩色分量；

(4)获取亮度增量λ：采用抛物线函数对亮度进行非线性变换，即：V₂ ²＝2pV₁，其中p为抛物线的系数，V₁为原灰度化图像的亮度；亮度增量： $\mathrm{\λ}=\frac{V_2}{V_1}.$

作为优选，所述步骤二的具体方法为：更改每个像素RGB值：R₂＝λR₁，G₂＝λG₁，B₂＝λB₁，由R、G、B三分量组合成RGB图像。

作为优选，所述方法还包括：对于下一帧视频图像，通过计算它与前一视频帧图像的亮度系数差值来决定是否采用前一视频帧图像的亮度增量λ。

作为优选，对于下一帧视频图像的具体光照补偿方法为：对进入光照补偿模块的下一帧图像f₁(x，y)，它的亮度系数为L₁，求取它与前一视频帧图像f(x，y)亮度系数的差值d＝|L-L₁|，如果d<0.01，则才用前一帧光照补偿算法中获得的λ处理该视频帧图像，否则重复所述步骤(2)～(5)的处理过程。

作为优选，所述方法还包括，判断当前视频图像是否需要光照补偿。

作为优选，判断当前视频图像是否需要光照补偿的的具体方法为：根据当前图像转化的HSV空间，得到图像的亮度值V(i)，定义亮度系数：其中，l(i)是通过判定条件：V(i)>[V(max)-V(min)]/2得到满足该条件的图像点的个数，m、n为图像的尺寸；K为灰度级数。设定亮度系数阈值L₀＝0.2，当L＜L₀时，判定需要进行光照补偿。

基于上述实时监控视频光照补偿方法的光照补偿系统，其特征在于，包括

亮度增量获取模块，通过亮度增强，获得亮度增量λ；

RGB值调整模块，调整每个像素的RGB值。

作为优选，还包括下一帧视频图像亮度增量选取判断模块，对于下一帧视频图像，通过计算它与前一视频帧图像的亮度系数差值来决定是否采用前一视频帧图像的亮度增量λ。

作为优选，还包括当前视频图像光照补偿判断模块：判断当前视频图像是否需要进行光照补偿。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：对视频信号进行恢复和处理，克服光照的不良影响，保证了视频系统全天候正常地工作以及系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的光照补偿处理流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，一种实时监控视频光照补偿方法，具体方法为：一、通过亮度增强，获得亮度增量λ；二、调整每个像素的RGB值。对视频信号进行恢复和处理，克服光照的不良影响，保证了视频系统全天候正常地工作以及系统的稳定性。

所述步骤一的具体方法步骤为：

(1)读取当前视频帧图像f(x，y)，其亮度系数为L；

(2)采用HSV色度空间实现亮度和颜色分离，其中V分量为亮度信息；

(3)在HSV空间中将图像按亮度信息灰度化，即：V₁(x,y)＝max(R₁(x,y),G₁(x,y),B_1(x,y))，其中，R₁(x,y)，G₁(x,y)，B₁(x,y)为原彩色图像的三个彩色分量；

(4)获取亮度增量λ：采用抛物线函数对亮度进行非线性变换，即：V₂ ²＝2pV₁，其中p为抛物线的系数，V₁为原灰度化图像的亮度；亮度增量： $\mathrm{\&lambda;}=\frac{V_2}{V_1}.$

所述步骤二的具体方法为：更改每个像素RGB值：R₂＝λR₁，G₂＝λG₁，B₂＝λB₁，由R、G、B三分量组合成RGB图像。

所述方法还包括：对于下一帧视频图像，通过计算它与前一视频帧图像的亮度系数差值来决定是否采用前一视频帧图像的亮度增量λ，从而有效的减少了程序运行时间。

对于下一帧视频图像的具体光照补偿方法为：对进入光照补偿模块的下一帧图像f₁(x，y)，它的亮度系数为L₁，求取它与前一视频帧图像f(x，y)亮度系数的差值d＝|L-L₁|，如果d<0.01，则才用前一帧光照补偿算法中获得的λ处理该视频帧图像，否则重复所述步骤(2)～(5)的处理过程。

所述方法还包括，判断当前视频图像是否需要光照补偿。

判断当前视频图像是否需要光照补偿的的具体方法为：根据当前图像转化的HSV空间，得到图像的亮度值V(i)，定义亮度系数：其中，l(i)是通过判定条件：V(i)>[V(max)-V(min)]/2得到满足该条件的图像点的个数，m、n为图像的尺寸；K为灰度级数。设定亮度系数阈值L₀＝0.2，当L＜L₀时，判定需要进行光照补偿，进行光照补偿，否则进入下一帧的判定。

Claims (10)

1.一种实时监控视频光照补偿方法，具体方法为：一、通过亮度增强，获得亮度增量λ；二、调整每个像素的RGB值。

2.根据权利要求1所述的实时监控视频光照补偿方法，所述步骤一的具体方法步骤为：

(1)读取当前视频帧图像f(x，y)，其亮度系数为L；

(2)采用HSV色度空间实现亮度和颜色分离，其中V分量为亮度信息；

(3)在HSV空间中将图像按亮度信息灰度化，即：V₁(x,y)＝max(R₁(x,y),G₁(x,y),B_1(x,y))，其中，R₁(x,y)，G₁(x,y)，B₁(x,y)为原彩色图像的三个彩色分量；

(4)获取亮度增量λ：采用抛物线函数对亮度进行非线性变换，即：V₂ ²＝2pV₁，其中p为抛物线的系数，V₁为原灰度化图像的亮度；亮度增量： $\mathrm{\&lambda;}=\frac{V_2}{V_1}.$

3.根据权利要求2所述的实时监控视频光照补偿方法，所述步骤二的具体方法为：更改每个像素RGB值：R₂＝λR₁，G₂＝λG₁，B₂＝λB₁，由R、G、B三分量组合成RGB图像。

4.根据权利要求3所述的实时监控视频光照补偿方法，所述方法还包括：对于下一帧视频图像，通过计算它与前一视频帧图像的亮度系数差值来决定是否采用前一视频帧图像的亮度增量λ。

5.根据权利要求4所述的实时监控视频光照补偿方法，对于下一帧视频图像的具体光照补偿方法为：对进入光照补偿模块的下一帧图像f₁(x，y)，它的亮度系数为L₁，求取它与前一视频帧图像f(x，y)亮度系数的差值d＝|L-L₁|，如果d<0.01，则才用前一帧光照补偿算法中获得的λ处理该视频帧图像，否则重复所述步骤(2)～(5)的处理过程。

6.根据权利要求1到5之一所述的实时监控视频光照补偿方法，所述方法还包括，判断当前视频图像是否需要光照补偿。

7.根据权利要求6所述的实时监控视频光照补偿方法，判断当前视频图像是否需要光照补偿的的具体方法为：根据当前图像转化的HSV空间，得到图像的亮度值V(i)，定义亮度系数：其中，l(i)是通过判定条件：V(i)>[V(max)-V(min)]/2得到满足该条件的图像点的个数，m、n为图像的尺寸；K为灰度级数。设定亮度系数阈值L₀＝0.2，当L＜L₀时，判定需要进行光照补偿。

8.基于权利要求7所述的实时监控视频光照补偿方法的光照补偿系统，其特征在于，包括

亮度增量获取模块，通过亮度增强，获得亮度增量λ；

RGB值调整模块，调整每个像素的RGB值。

9.根据权利要求8所述的实时监控视频光照补偿系统，还包括下一帧视频图像亮度增量选取判断模块，对于下一帧视频图像，通过计算它与前一视频帧图像的亮度系数差值来决定是否采用前一视频帧图像的亮度增量λ。

10.根据权利要求8或9所述的实时监控视频光照补偿系统，还包括当前视频图像光照补偿判断模块：判断当前视频图像是否需要进行光照补偿。