CN106998445A - 雾霾穿透摄像头电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雾霾穿透摄像头电路及系统，包括多台布设于不同地方的摄像模块，并且，雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路。各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接。所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接。所述数据处理电路用于与监控中心进行通信。所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。该雾霾穿透摄像头电路及系统在雾霾环境下能够还原真实场景，从而提高监控的可靠性。

Description

雾霾穿透摄像头电路及系统

技术领域

本发明涉安防技术领域，特别是涉及一种雾霾穿透摄像头电路及系统。

背景技术

安防系统(Security&Protection System，SPS)是以维护社会公共安全为目的，运用安全防范产品和其它相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查等的系统。

在安防系统中，安装在户外的监控摄像头已广泛应用于城市治安、交通、矿山、船舶等行业，并且，摄像头拍摄的图像是否与现实场景一致起着关键的作用。然而，随着社会工业化城市化的发展、能源的大量消耗，雾霾及PM2.5的浓度为115～150μg/m3以上的气象条件持续增多。在此气象条件下，普通的户外监控摄像头的监控效果会大打折扣甚至瘫痪，从而引发一系列的社会问题。因此，亟待提供一种能在雾霾环境下还原真实场景的户外监控方案。

发明内容

基于此，有必要针对如何提供一种能在雾霾环境下还原真实场景的户外监控方案的问题，提供一种雾霾穿透摄像头电路及系统。

一种雾霾穿透摄像头电路，包括多台布设于不同地方的摄像模块，所述雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路；各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接；所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接；所述数据处理电路用于与监控中心进行通信；

所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。

在其中一个实施例中，所述数据处理电路检测监控图像中是否包含雾霾图像的具体方式为：所述数据处理电路判断所述监控图像所有像素的RGB值中是否包含雾霾图像对应的RBG值，若是，则判断所述监控图像中包含所述雾霾图像；否则，判断所述监控图像中没有所述雾霾图像。所述RGB值是指R、G、B三者各占的比例。

在其中一个实施例中，所述雾霾图像对应的RBG值为4:6:2。

在其中一个实施例中，所述数据采集电路具有并行信号处理功能。

在其中一个实施例中，所述数据采集电路包括FPGA芯片及外围电路。

在其中一个实施例中，所述数据处理电路包括处理单元和控制单元；所述处理单元分别与所述数据采集电路、所述控制单元连接；所述控制单元还用来与所述监控中心通信；

所述处理单元利用数字信号处理技术检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述控制单元，否则将所述监控图像发送至所述控制单元；所述控制单元将来自所述处理单元的图像进行压缩，并将压缩后的图像发送至所述监控中心。

在其中一个实施例中，所述处理单元包括DSP芯片及外围电路。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括ARM芯片及外围电路。

在其中一个实施例中，所述摄像模块为CMOS摄像头。

一种雾霾穿透摄像头系统，包括雾霾穿透摄像头电路及监控中心；所述雾霾穿透摄像头电路向所述监控中心上传图像；并且，所述雾霾穿透摄像头电路包括多台布设于不同地方的摄像模块；所述雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路；各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接；所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接；所述数据处理电路用于与监控中心进行通信；

所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。

上述雾霾穿透摄像头电路及系统具有的有益效果为：该雾霾穿透摄像头电路及系统中，多台布设于不同地方的摄像模块均与数据采集电路连接。数据采集电路能够采集各摄像模块拍摄的监控图像，并将监控图像发送至数据处理电路。数据处理电路检测监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对监控图像进行复原处理，从而还原了真实场景，并将处理后的图像发送至监控中心；否则将监控图像发送至监控中心。因此，该雾霾穿透摄像头电路及系统在雾霾环境下能够还原真实场景，从而提高监控的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的雾霾穿透摄像头电路及监控中心的组成框图；

图2为图1所示实施方式的雾霾穿透摄像头电路及监控中心的其中一个实施例的组成框图；

图3为图2所示实施例的雾霾穿透摄像头电路中摄像模块的输出接口的其中一种具体电路图；

图4为图2所示实施例的雾霾穿透摄像头电路中数据采集电路的其中一种具体电路图；

图5为图2所示实施例的雾霾穿透摄像头电路中处理单元的其中一种具体电路图；

图6为图2所示实施例的雾霾穿透摄像头电路中控制单元及输出电路的其中一种具体电路图；

图7为图2所示实施例的雾霾穿透摄像头电路中电源电路的其中一种具体电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，一实施方式提供了一种雾霾穿透摄像头电路100，与监控中心200进行通信。雾霾穿透摄像头电路100包括：数据采集电路120、数据处理电路130及多台布设于不同地方的摄像模块110。各台摄像模块110均与数据采集电路120连接。数据采集电路120还与数据处理电路130连接。数据处理电路130用于与监控中心200进行通信。

其中，各台摄像模块110例如布设于高速公路的不同路段。并且，摄像模块110可以拍摄监控图像，并将监控图像发送至数据采集电路120。可选地，摄像模块110例如为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)摄像头。CMOS摄像头是指一种采用CMOS图像传感器的摄像头。

数据采集电路120采集各摄像模块110拍摄的监控图像，并将监控图像发送至数据处理电路130。进一步地，数据采集电路120还可以将监控图像转换为数据处理电路130能够接收的格式。

数据处理电路130检测监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至监控中心200；否则将监控图像发送至监控中心。

其中，数据处理电路130可以根据雾霾图像的颜色特性(如雾霾图像的RGB值)来检测监控图像中是否包含雾霾图像。对监控图像进行复原处理，是指减弱雾霾图像特征，而增强真实图像特征，从而还原真实图像。在具体复原处理过程中，数据处理电路130如果确认监控图像中含有雾霾图像时，可以利用相关的图像处理算法对监控图像进行处理以还原真实图像。其中，相关的图像处理算法例如为：基于小波变换的去雾算法(即减弱图像的低频部分，增强图像的高频部分)、基于暗通道先验理论的图像去雾算法(先使用暗通道粗略估算出透射率，然后使用软抠图对透射率进行优化，再利用暗通道先验估计大气光强，最后利用雾天图像的光学模型恢复出真实图像)等。

因此，该雾霾穿透摄像头电路100中，当数据采集电路120接收到各摄像模块110拍摄的监控图像后，能够检测监控图像中是否包括雾霾图像，并在发现有雾霾图像后还原真实图像，从而提高了监控的可靠性。

在其中一个实施例中，数据处理电路130检测监控图像中是否包含雾霾图像的具体方式为：数据处理电路130判断监控图像所有像素的RGB值是否包含雾霾图像对应的RBG值，若是，则判断监控图像中包含雾霾图像；否则，判断监控图像中没有雾霾图像。其中，RGB值是指R、G、B三者各占的比例。

具体地，雾霾图像对应的RBG值为4:6:2。另外，如果监控图像的数据格式直接为RGB格式，这时数据处理电路130可以直接对各个像素的RGB值进行检测，以判断监控图像中是否存在接近于雾霾对应RGB值的像素。如果监控图像的数据格式不是RGB格式，则数据处理电路130可以先转换为RGB格式(例如：如果监控图像的数据格式为Raw RGB格式，则可以利用彩色插值算法将监控图像转换为RGB格式的图像数据)，之后再检测是否监控图像中是否存在雾霾图像。

可以理解的是，数据处理电路130检测是否监控图像中是否有雾霾图像的方式不限于上述情况，例如还可以将监控图像转换为灰度图像，然后直接根据各像素的灰度值来检测是否监控图像中是否包含雾霾图像。

在其中一个实施例中，上述数据采集电路120具有并行信号处理功能。其中，并行信号处理功能，是指可以同时进行数据并行和任务并行计算，从而能够提高运行的效率。对于户外监控来说，通常会在不同的位置布设有多台摄像模块110，因此，数据采集电路120则能够利用并行处理的优势同时采集多台摄像模块110拍摄的监控图像，从而提高运行效率。

具体地，数据采集电路120例如包括FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片及其外围电路。FPGA芯片打破了顺序执行的模式，在每个时钟周期内能够完成更多的处理任务，提供了更快速的响应时间，从而能够高速采集各台摄像模块110拍摄的监控图像。可选地，FPGA芯片的性能可以为：能够处理32bit的数据。

在其中一个实施例中，请参考图2，数据处理电路130包括处理单元131和控制单元132。处理单元131分别与数据采集电路120、控制单元132连接。控制单元132还用来与监控中心200通信。

其中，处理单元131利用数字信号处理技术检测监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至控制单元132，否则，将监控图像发送至控制单元132。

数字信号处理技术是指利用数学技巧转换或提取信息(例如：对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调等处理)，以处理现实信号的方法，并且这些信号由数字序列表示。具体地，处理单元131可以包括DSP(Digital Signal Processing)芯片及外围电路。由于DSP芯片不仅具有可编程性，而且具有较强的数字计算能力，因此能够快速对各监控图像进行处理。可选地，DSP芯片的性能可以为：能够处理32bit的数据，主频最高可跑1.5GHZ，支持512×16bit的DDR3(Double-Data-Rate Three Synchronous Dynamic Random AccessMemory，第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器)，支持各种接口，例如：SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)、I2C(Inter－Integrated Circuit)、I2S(Inter—IC Sound，集成电路内置音频总线)、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)等。

控制单元132将来自处理单元131的图像进行压缩，并将压缩后的图像发送至监控中心200。其中，控制单元132可以利用霍夫曼(Huffman)算法、LZW(Lenpel-Ziv&Welch)压缩算法等算法对来自处理单元131的图像进行压缩。

可选地，控制单元132可以利用RJ45接口经由市政线缆将处理后的图像发送至监控中心200，以供监控中心200查看。可选地，控制单元132例如包括ARM(Advanced RISCMachines)芯片及外围电路。由于ARM具有较强的事务管理能力，能够运行界面和应用程序，从而能够使得控制端(例如手机)通过控制单元132对摄像模块110进行远程控制。可选地，ARM芯片的性能可以为：主频可跑1.2G，支持DDR3。

接下来将介绍上述雾霾穿透摄像头电路100的其中一种具体电路，并且以摄像模块110为CMOS摄像头、数据采集电路120包括FPGA芯片及外围电路、处理单元131包括DSP芯片及外围电路、控制单元132包括ARM芯片及外围电路为例进行说明。

图3示出了摄像模块110输出接口的其中一种具体电路图。其中，“CN18”为摄像模块110的输出接口。摄像模块110内的COMS感光片，获取到16bit的RGB图像数据(COMS_DATA0--COMS_DATA15)。摄像模块110通过输出接口将这些图像数据发送至数据采集电路120以进行处理。同时，数据采集电路120向摄像模块110提供“COMS-CLK”、“COMS-FV”、“COMS-HV”等信号，以满足摄像模块110的工作条件。

图4示出了数据采集电路120的其中一种具体电路图。其中，U38A是FPGA芯片，其他的电路是该FPGA芯片的外围电路。该电路用来保证整个雾霾穿透摄像头电路100可以正常运行，并雾霾穿透摄像头电路100的各个部分提供工作所需要的条件，例如：提供摄像模块110的工作条件、控制雾霾穿透摄像头电路100整个电路的复位、工作指示等。

图5示出了处理单元131的其中一种具体电路图。其中，U1B是DSP芯片，其他电路是DSP芯片的外围电路。该电路将上述数据采集电路120发送的监控图像进行数字运算处理，从而得到真实图像，并发送至控制单元132。

图6示出了控制单元132及输出电路的其中一种具体电路图。其中，U16是ARM芯片。U15是以太网收发器，以保证能够通过网络与监控中心200相互传输数据。ARM芯片将来自上述DSP芯片处理后的图像数据进行压缩处理，并将压缩后的图像数据通过U15发送至监控中心200。

图7示出了雾霾穿透摄像头电路100中电源电路的其中一种具体电路图，用来为上述雾霾穿透摄像头电路100中的各个部分提供电源。

另一实施方式提供了一种雾霾穿透摄像头系统，包括雾霾穿透摄像头电路及监控中心。所述雾霾穿透摄像头电路向所述监控中心上传图像。并且，所述雾霾穿透摄像头电路包括多台布设于不同地方的摄像模块。所述雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路。各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接。所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接；所述数据处理电路用于与监控中心进行通信。

所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路。所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。

需要说明的是，本实施方式提供的雾霾穿透摄像头系统中的雾霾穿透摄像头电路及监控中心，与上一实施方式的雾霾穿透摄像头电路100及监控中心200的工作原理相同，这里就不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种雾霾穿透摄像头电路，包括多台布设于不同地方的摄像模块，其特征在于，所述雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路；各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接；所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接；所述数据处理电路用于与监控中心进行通信；

所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。

2.根据权利要求1所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述数据处理电路检测监控图像中是否包含雾霾图像的具体方式为：所述数据处理电路判断所述监控图像所有像素的RGB值中是否包含雾霾图像对应的RBG值，若是，则判断所述监控图像中包含所述雾霾图像；否则，判断所述监控图像中没有所述雾霾图像；所述RGB值是指R、G、B三者各占的比例。

3.根据权利要求2所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述雾霾图像对应的RBG值为4:6:2。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述数据采集电路具有并行信号处理功能。

5.根据权利要求4所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述数据采集电路包括FPGA芯片及外围电路。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述数据处理电路包括处理单元和控制单元；所述处理单元分别与所述数据采集电路、所述控制单元连接；所述控制单元还用来与所述监控中心通信；

所述处理单元利用数字信号处理技术检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述控制单元，否则将所述监控图像发送至所述控制单元；所述控制单元将来自所述处理单元的图像进行压缩，并将压缩后的图像发送至所述监控中心。

7.根据权利要求6所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述处理单元包括DSP芯片及外围电路。

8.根据权利要求6所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述控制单元包括ARM芯片及外围电路。

9.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的雾霾穿透摄像头电路，其特征在于，所述摄像模块为CMOS摄像头。

10.一种雾霾穿透摄像头系统，包括雾霾穿透摄像头电路及监控中心；所述雾霾穿透摄像头电路向所述监控中心上传图像；并且，所述雾霾穿透摄像头电路包括多台布设于不同地方的摄像模块，其特征在于，所述雾霾穿透摄像头电路还包括数据采集电路及数据处理电路；各台所述摄像模块均与所述数据采集电路连接；所述数据采集电路还与所述数据处理电路连接；所述数据处理电路用于与监控中心进行通信；

所述数据采集电路采集各所述摄像模块拍摄的监控图像，并将所述监控图像发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路检测所述监控图像中是否包含雾霾图像，若是，则对所述监控图像进行复原处理，并将处理后的图像发送至所述监控中心；否则将所述监控图像发送至所述监控中心。