CN104954700B - 一种过曝控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过曝控制方法，该方法应用于摄像机，该方法包括：将画面划分成m*n个测光单元，统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N；确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij；如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低红外补光灯的强度。本发明的过曝判断方法简单，便于实现；且本发明的控制过曝的方法解决了摄像机远视功能和近处监控目标过曝不能兼顾的问题。

Description

一种过曝控制方法和装置
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种过曝控制方法和装置。
背景技术
众所周知，监控摄像机为了提高夜视能力，很多机型上都加装了红外灯。红外灯的开启和关闭可以由摄像机自动地进行控制。
为了提高摄像机夜间的“远视能力”，往往通过加强红外灯的亮度或者减小红外灯的角度来实现。但是这样会带来一个问题：监控目标靠近摄像机时，该监控目标会出现过曝的情况，从而造成监控目标细节丢失，无法达到预期的监控目的。如何在实现摄像机远视能力的同时，尽量避免监控目标过曝就成了亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种过曝控制方法和装置。
为实现本发明的目的，本发明的过曝控制的方法包括：将画面划分成m*n个测光单元，统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N；确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij；如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低红外补光灯的强度。
优选地，所述红外补光灯包括：第一组红外补光灯和第二组红外补光灯，该第一组红外补光灯补光的区域为第一红外补光区域，该第二组红外灯补光的区域为第二红外补光区域；如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低该红外补光灯的强度包括：如果所述测光单元Aij中存在位于第一红外补光区域的测光单元，且该第一红外补光区域存在运动物体，则降低第一组红外补光灯的强度；如果所述测光单元Aij中存在位于第二红外补光区域的测光单元，且该第二红外补光区域存在运动物体，则降低第二组红外补光灯的强度。
优选地，在降低红外补光灯强度前，摄像机的增益大于预设定的Gn值，则先降低增益，若增益降低到设定的Gn值时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低对应红外补光灯的强度。
优选地，若红外补光灯强度降低到最小值IRmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则继续降低增益；当增益降低到最小值Gmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低快门。
本发明的过曝控制装置，包括：测光单元划分模块，用于将画面划分成m*n个测光单元；灰度统计模块，用于统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N；过曝判断模块，用于确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij；过曝控制模块，用于如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低红外补光灯的强度。
优选地，所述红外补光灯包括：第一组红外补光灯和第二组红外补光灯，该第一组红外补光灯补光的区域为第一红外补光区域，该第二组红外灯补光的区域为第二红外补光区域；过曝控制模块在降低红外补光灯的强度时包括：如果所述测光单元Aij中存在位于第一红外补光区域的测光单元，且该第一红外补光区域存在运动物体，则降低第一组红外补光灯的强度；如果所述测光单元Aij中存在位于第二红外补光区域的测光单元，且该第二红外补光区域存在运动物体，则降低第二组红外补光灯的强度。
优选地，过曝控制模块还用于，在降低红外补光灯强度前，摄像机的增益大于预设定的Gn值，则先降低增益，若增益降低到设定的Gn值时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低对应红外补光灯的强度。
优选地，过曝控制模块还用于，若红外补光灯强度降低到最小值IRmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则继续降低增益；当增益降低到最小值Gmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低快门。
相较于现有技术，该过曝控制方案从根本上解决了红外摄像机的“远视能力”和“近处监控目标过曝”不能兼顾的问题；并且该方案设计简单，效果很好。
附图说明
图1是本发明实施例流程图。
图2是测光单元示例图。
图3是测光单元像素点灰度分段直方图。
图4是红外灯补光区域示意图。
图5是曝光控制策略图。
图6是本发明一种实施例的过曝控制装置及相应硬件环境示意图。
具体实施方式
针对背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种过曝控制方案。该过曝控制方案从根本上解决了红外摄像机的“远视能力”和“近处监控目标过曝”不能兼顾的问题；并且该方案设计简单，效果很好。下面通过具体实时方式详细说明。
请参图1所示的本发明实施例流程图。
S11、将画面划分成m*n个测光单元，统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255之间的像素点的个数N。
S12、确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij。
S13、如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低红外补光灯的强度。
对于过曝控制来说，首先要确定画面是否存在过曝。本发明实施例的过曝基于灰度值统计信息来判断。请参图2的一个例子。在该例中，画面被分成了9*12个测光单元。每个测光单元可以输出像素的灰度分段直方图统计信息，即输出各个灰度区间包含的像素个数。请参图3所示的一个测光单元的像素灰度分段直方图。在图3的例子中，灰度值被分成了三个区间：[0，T1)，[T1，T2)，[T2，255]。以测光单元A56为例(位于第5行第6列的测光单元)，该测光单元中，灰度值在区间[0，T1)的像素点有n1个，即这n1个像素点的灰度值大于等于0，小于T1；灰度值在区间[T1，T2)的像素点有n2个，灰度值在区间[T3，255]的像素点有n3个。本发明实施例在判断过曝与否时，关注的是最后一段灰度区间的像素个数，即[T3，255]中包含的像素个数。所以在针对每个测光单元中像素点的灰度值统计的时候，可以只统计灰度区间[T3，255]中的像素点个数。测光单元的像素点的灰度值如果等于T3，或者等于255，该像素点可以统计在区间中，当然不统计也不要紧。所以步骤S11中灰度值介于Tn和255之间的像素点的个数在统计的时候可以包括边界的情况，也可以不包括边界的情况。另外，需要说明的是，灰度区间的边界灰度值T3可以根据实际情况，实际经验来确定。
由于在判断过曝与否时，关注的是最后一段灰度区间的像素个数N。判断条件是N是否大于等于预设阈值K。对于测光单元A56来说，如果n3大于等于K，则测光单元A56属于过曝测光单元。这里的预设阈值K也可以根据实际情况和经验来确定。
对于图2的每个测光单元，都可以用上述方法来确定哪些是过曝，哪些不过爆。这种过曝判断方法简单，并且实验结果非常理想。
确定过曝的测光单元后，需要对其进行过曝控制。本发明实施例在进行过曝控制的时候，需要判断该测光单元是否位于红外灯补光区域，并且还要判断该红外补光区域是否存在运动物体，只有这两个条件同时满足的时候，才降低该红外补光区域对应的红外灯的强度。通常，非红外补光区域的物体在红外灯开启的时候，不会处于过曝状态。如果红外补光区域不存在运动物体，对该测光单元也无需进行过曝的控制。因为该测光单元此时即便过曝，对监控画面的影响也很小。需要说明的是，这里的运动物体包括但不限于运动的人，行驶的车辆，其为通常的监控对象。
过曝控制还是以图2为例进行说明。如果A56属于过曝的测光单元，且A56位于红外补光区域，并且该红外补光区域经运行检测，存在运动物体，则可以通过降低红外补光灯强度的方式来消除该测光单元的过曝状态。
一般地，在最后一段灰度区间像素点个数最多的测光单元如果不过曝，那其他测光单元则肯定也不会过曝。所以，上述实施例的一种优选的处理方式，可以先获得在最后一段灰度区间像素点个数最多的测光单元，然后判断该测光单元的位于最后一段灰度区间像素个数N是否大于预设阈值，如果是，则认为该测光单元过曝，然后对其进行过曝控制。比如说，对于图2的包括9*12个测光单元的画面，经过统计得到了9*12个N值(N表示位于最后一段灰度区间的像素点的个数)，假设测光单元A87的N值最大，则可以直接将该测光单元A87的N值和预设阈值进行比较，如果该测光单元A87的N值大于预设阈值，则认为该测光单元过曝，接着按照前文所述的过曝控制方法对其进行过曝控制。
一些红外摄像机有多组红外补光灯。请参图4，该红外摄像机包括两组红外补光灯，第一组红外补光灯的补光区域为D1，第二组红外补光灯的补光区域为D2。对于这种包括多组红外补光灯的摄像机，在进行过曝控制的时候，需要进一步区分过曝的测光单元位于哪个补光区域。如果过曝的测光单元位于补光区域D1，并且该红外补光区域D1还存在运动物体，则降低第一组红外补光灯的强度。如果过曝的测光单元位于红外补光区域D2，且该红外补光区域D2存在运动物体，则降低第二组红外补光灯的强度。这种红外灯分组控制的方式，精度更高。另外，图4中红外灯的补光区域D1和D2只是一种示例，实际上并不一定是规则的矩形区域。工程人员可以根据红外灯的角度以及结合便于工程判断的角度，在画面中设定好红外灯的补光区域。
对于消除过曝的控制方法，更优的一种实施方式请参图5。在该实施方式中，如果当前出现过曝，并且摄像机的增益大于预设的Gn值，则首先降低增益。增益在降低的时候，可以按照一定的步进进行。增益每降低一个步进单位，就进行一次过曝的判断。如果判断结果为不再过曝，当前就不用再进行过曝控制了。如果增益降低到某个特定值(记为Gn)时，画面中仍然存在需要进行过曝控制的测光单元，则开始降低红外灯的强度。在降低红外灯的补光强度时，也可以按照一定的强度步进进行调整，并且需要结合前文所述的分组控制策略(即存在多组红外补光灯时，判断降低哪一组)。和降低增益类似，在红外灯强度降低的过程中，也可以每降低一个步进单位，就进行一次过曝的判断。当红外灯强度降低到最小以后，仍然存在需要调整的过曝的测光单元，则继续降低增益。同样的可以按照一定的步进进行增益的调整，并且每调整一次进行一次过曝的检测。若增益调整到最小值Gmin，仍然存在需要调整的过曝的测光单元，则开始降低快门。快门的降低类似于前面的其它曝光参数，不再赘述。图5的这种曝光控制方法，通过试验证明，对画面的过曝控制效果很好，并且该方法还可以将画面的噪点控制到最小的程度。
通过本发明的实施例可以看出，本发明的过曝判断方法简单，便于实现；本发明过曝控制解决了摄像机远视功能和近处监控目标过曝不能兼顾的问题(由于摄像机在夜间红外补光的时候需要考虑其远视能力，所以红外补光灯角度的设置会充分考虑到这一点，当后续出现过曝的情况时，通过前文所述的曝光控制策略，消除过曝情况)；本发明的红外灯在过曝控制时，分组控制的策略效果更佳。
基于同样的构思，本发明还提供一种过曝控制装置。该过曝控制装置应用的通用硬件架构如图6所示。该通用硬件架构可以包括CPU、内存、非易失性存储器和其它硬件。本发明的过曝控制装置可以用计算机程序实现。该过曝控制装置包括如下模块：测光单元划分模块、灰度统计模块、过曝判断模块和过曝控制模块。
该测光单元划分模块，用于将画面划分成m*n个测光单元。
该灰度统计模块，用于统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N。
该过曝判断模块，用于确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij。
该过曝控制模块，用于在所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体时，降低红外补光灯的强度。
在红外补光灯包括：第一组红外补光灯和第二组红外补光灯时(该第一组红外补光灯补光的区域为第一红外补光区域，该第二组红外灯补光的区域为第二红外补光区域)，过曝控制模块在降低红外补光灯的强度时包括：如果所述测光单元Aij中存在位于第一红外补光区域的测光单元，且该第一红外补光区域存在运动物体，该过曝控制模块降低第一组红外补光灯的强度；如果所述测光单元Aij中存在位于第二红外补光区域的测光单元，且该第二红外补光区域存在运动物体，该过曝控制模块降低第二组红外补光灯的强度。
在降低红外补光灯强度前，摄像机的增益大于设定的Gn值时，过曝控制模块先控制降低增益；若增益降低到设定的Gn值时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，该过曝控制模块控制降低对应红外补光灯的强度。
若红外补光灯强度降低到最小值IRmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则过曝控制模块控制继续降低增益；当增益降低到最小值Gmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，过曝控制模块控制降低快门。
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 (4)

1.一种过曝控制方法，该方法应用于摄像机，其特征在于，该方法包括：
将画面划分成m*n个测光单元，统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N；
确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij；
如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，在降低红外补光灯强度前，摄像机的增益大于预设定的Gn值，则先降低增益，若增益降低到设定的Gn值时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低红外补光灯的强度，若红外补光灯强度降低到最小值IRmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则继续降低增益；当增益降低到最小值Gmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低快门。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外补光灯包括：第一组红外补光灯和第二组红外补光灯，该第一组红外补光灯补光的区域为第一红外补光区域，该第二组红外灯补光的区域为第二红外补光区域；
如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，则降低该红外补光灯的强度包括：
如果所述测光单元Aij中存在位于第一红外补光区域的测光单元，且该第一红外补光区域存在运动物体，则降低第一组红外补光灯的强度；
如果所述测光单元Aij中存在位于第二红外补光区域的测光单元，且该第二红外补光区域存在运动物体，则降低第二组红外补光灯的强度。
3.一种过曝控制装置，该装置应用于摄像机，其特征在于，该装置包括：
测光单元划分模块，用于将画面划分成m*n个测光单元；
灰度统计模块，用于统计每个测光单元中灰度值介于Tn和255的像素点的个数N；
过曝判断模块，用于确定N大于等于预设阈值K的测光单元Aij；
过曝控制模块，用于如果所述测光单元Aij中存在位于红外补光区域的测光单元，且该红外补光区域存在运动物体，在降低红外补光灯强度前，摄像机的增益大于预设定的Gn值，则先降低增益，若增益降低到设定的Gn值时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低红外补光灯的强度，若红外补光灯强度降低到最小值IRmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则继续降低增益；当增益降低到最小值Gmin时，位于红外补光区域的测光单元的N值仍大于等于预设阈值K，则降低快门。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述红外补光灯包括：第一组红外补光灯和第二组红外补光灯，该第一组红外补光灯补光的区域为第一红外补光区域，该第二组红外灯补光的区域为第二红外补光区域；
过曝控制模块在降低红外补光灯的强度时包括：如果所述测光单元Aij中存在位于第一红外补光区域的测光单元，且该第一红外补光区域存在运动物体，则降低第一组红外补光灯的强度；如果所述测光单元Aij中存在位于第二红外补光区域的测光单元，且该第二红外补光区域存在运动物体，则降低第二组红外补光灯的强度。
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