CN107493437A - 一种摄像头参数控制方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摄像头参数控制方法及相关设备，以提高摄像头参数控制的速度和效率。方法包括：根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像信号处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

Description

一种摄像头参数控制方法及相关设备

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种摄像头参数控制方法、一种摄像头参数控制装置、一种摄像头参数控制系统和一种服务器。

背景技术

目前，摄像头主要通过USB(Universal Serial Bus)接口、Ethernet接口或者MIPICSI(Mobile Industry Processor Interface Camera Serial Interface)接口、并行接口或MIPI接口(Mobile Industry Processor Interface，移动产业处理器接口)等，将采集的图像传输给服务器(该服务器可以是Linux操作系统，也可以是Windows操作系统)。

但是在一些应用场景中，例如自动驾驶车辆、无人机、无人船等，在车辆驾驶过程中、无人机飞行过程中或船舶行驶过程中进行图像拍摄时，由于行驶过程中/飞行过程中的环境变化较快，为使摄像头在不同环境下拍摄得到高质量的图像，则服务器需要及时的对摄像头的ISP(Image Signal Processor，图像信号处理器)参数进行调整，以适应环境变化。

摄像头的ISP对应的每个类型参数一般都对应多个取值(类型参数可包括曝光参数、增益参数、白平衡参数、色调参数、饱和度参数等)，当需要对一个类型参数进行一次参数调整时，需要对该类型参数对应的多个取值均进行调整。

目前，在安装有Linux操作系统的服务器中，服务器对摄像头的ISP参数进行控制时，参数传递过程集成在V4L2(Video for Linux two)框架内，在该V4L2框架下，参数控制过程为：

首先，服务器的应用层(例如图像采集软件)根据摄像头发送的图像确定出待调整类型参数及其对应的多个取值；

其次，针对待调整类型参数的每个取值，均需要执行以下流程：服务器的驱动层调用一次ioctl函数写入该取值，解析一次ioctl函数得到该取值，以及将该取值写入ISP中与待调整类型参数对应的寄存器中。

由于一个类型参数对应多个取值，对一个类型参数进行一次参数调整需要重复执行多次前述流程。对于连接摄像头数量较多、对摄像头参数控制实时性要求较高的自动驾驶车辆、无人机、无人船等而言，该种摄像头参数控制方式不仅耗费大量的内存而且时延较长、实时性较差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种摄像头参数控制方法及相关设备，以提高摄像头参数控制的速度和效率。

本发明实施例，一方面提供一种摄像头参数控制方法，该方法包括：

根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；

在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像信号处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

本发明实施例，另一方面提供一种摄像头参数控制装置，该装置包括：

确定模块，用于根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；

设置模块，用于在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析模块，用于解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

写入模块，用于将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像信号处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

本发明实施例，再一方面还提供一种服务器，该服务器包含前述摄像头参数控制装置。

本发明实施例，最后一方面，还提供一种摄像头参数控制系统，该系统包括摄像头、桥接器和前述服务器，所述摄像头与所述桥接器连接，所述桥接器与所述服务器连接；

所述摄像头根据该摄像头对应的ISP中的寄存器存储的各类型参数对应的取值对采集的数据进行图像处理得到目标图像，并将所述目标图像通过所述桥接器发送给所述服务器。

本发明实施例提供的技术方案，在根据摄像头发送的图像确定出待调整类型参数及其对应的多个取值时，在预置的ioctl函数中一次性设置该待调整类型参数的类型ID和多个取值，并对ioctl函数进行一次解析即可得到待调整类型参数对应的类型ID和多个取值，与现有技术相比，减少了设置和解析的次数，提高了摄像头参数控制的速度和效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例中摄像头连接到服务器的示意图之一；

图2为本发明实施例中摄像头连接到服务器的示意图之二；

图3为本发明实施例中摄像头的结构示意图之一；

图4为本发明实施例中摄像头的结构示意图之二；

图5为本发明实施例中摄像头参数控制方法的流程图之一；

图6为本发明实施例中摄像头参数控制方法的流程图之二；

图7为本发明实施例中摄像头参数控制装置的结构示意图；

图8本发明实施例中摄像头参数控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在车辆自动驾驶、无人机飞行和船舶自动行驶等领域中，往往会在车辆/飞机/船舶上安装数量较多(例如9路，甚至十几路)的摄像头用于采集环境图像数据，而服务器可能是仅包含接口数量有限的PC或ARM处理器，因此，为确保多路摄像头能够同时将采集到的图像传输给服务器，本发明实施例中，当摄像头数量较多时，该多个摄像头可通过桥接器连接到服务器，如图1所示；当摄像头数量较少时，可直接将摄像头连接到服务器，如图2所示。

摄像头一般包括传感器和ISP，传感器与ISP可以集成设置，也可以分立设置，图3将传感器与ISP集成在一起的示意图，图4将传感器与ISP分立设置的示意图。

传感器与ISP之间可通过数据线传输图像，通过I2C总线进行控制信息传输。ISP与桥接器/服务器之间可通过数据线传输图像以及通过I2C总线传输控制信息。

本发明实施例提供的摄像头参数控制方法及相关设备，适用于Linux操作系统中。

实施例一

参见图5，为本发明实施例中摄像头参数控制方法的流程图，方法包括：

步骤101、根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值。

本发明实施例中，可以先由用户根据摄像头发送的图像确定需要对摄像头对应的ISP中的哪个ISP参数(即待调整类型参数)进行调整，以及确定待调整类型参数对应的多个取值；再通过在客户端输入或通过运行命令的方式输入待调整参数及其对应的取值。

步骤102、在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值。

步骤103、解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值。

步骤104、将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

本发明实施例中，如图6所示，ioctl函数包括控制命令字段和V4L2_control结构，前述步骤102具体可通过步骤102A～步骤102B实现：

步骤102A、在所述ioctl函数的控制命令字段中写入ISP参数设置命令；

步骤102B、在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值。

相应地，步骤103具体可通过以下步骤103A～步骤103B实现：

步骤103A、读取所述ioctl函数的控制命令字段，当读取到ISP参数设置命令时执行步骤103B；

步骤103B、调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值。

前述步骤104具体实现如下：利用所述解析函数将解析得到的所述多个取值依次写入所述ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

本发明实施例中，V4L2_control结构包括ID变量和value变量，前述步骤102B具体实现如下：按照预置约定，在V4L2_control结构中的ID变量的特定位(如最高的若干位或最低的若干位等)写入待调整类型参数的类型ID，并在该ID变量的其余位及value变量中依次写入所述多个取值。相应地，步骤103B具体实现如下：利用所述解析函数按照预置的约定，从V4L2_control结构中的ID变量的特定位解析得到所述类型ID，以及从ID变量的其余位及value变量中解析得到所述多个取值。

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，下面结合一个具体的实例进行详细的描述，该实例中，服务器为安装有Linux系统的服务器，且该服务器划分为应用层和驱动层，在摄像头参数控制过程中，先由应用层(例如由应用层的图像采集软件)执行前述步骤101～步骤102，再由驱动层(例如驱动设备)执行前述步骤103～步骤104。若摄像头与服务器的连接方式如图1所示，则摄像头将采集的图像发送给桥接器，桥接器将多个摄像头发送的相同时刻的多帧图像拼接成一帧目标图像，桥接器再将目标图像发送给服务器的驱动层，驱动层缓存该目标图像，应用层从驱动层的缓存中读取图像并进行存储。若摄像头与服务器的连接方式如图2所示，则摄像头将采集的图像直接发送给服务器的驱动层，驱动层缓存该图像，应用层从驱动层的缓存中读取图像并存储。

ioctl函数为设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数，如下所示：

int ioctl(int fd，int request，struct V4L2_control*argp)；

int fd为应用层打开设备(如摄像头)时使用open函数返回的文件标示符；request为控制命令字段，当request被设置为ISP参数设置命令(例如VIDIOC_S_CTRL)时，则表示需要对ISP的类型参数进行设置；V4L2_control结构包含两个变量，分别为ID变量和value变量，该两个变量可以是32位也可以是64位。以该两个变量为32位为例，u32id为ID变量，s32value为value变量：

在V4L2框架内预先宏定义了ISP中的各个类型参数的类型编号，例如色调参数的类型编号(以下用V4L2_CID_HUE表示)为00980903，宏定义如下：

#define V4L2_CID_HUE(V4L2_CID_BASE+3)

#define V4L2_CID_BASE(V4L2_CTRL_CLASS_USER|0x900)

#define V4L2_CTRL_CLASS_USER 0x00980000

本发明实施例中，为了能够在V4L2_control结构中一次性写入待调整类型参数的类型ID和对应的多个取值，可以预先为每个类型参数设置8位的类型ID，例如00(16进制)表示曝光参数、01表示增益参数、02表示白平衡、…、以此类推。预先约定ID变量中的特定8位用于写入类型参数的类型ID，ID变量的其他位以及vlue变量中依次写入类型参数对应的多个取值。例如，可以约定ID变量中的最高8位写入类型ID，ID变量的其他位中和value变量中依次写入类型参数对应的多个取值。以待调整类型参数为曝光参数、曝光参数对应7个取值、每个取值为8位为例，在ID变量的最高8位写入曝光参数的类型ID，在ID变量的剩余24位中依次写入6个取值、在value变量中写入1个取值。

本发明实施例中，预先在ISP中为每个类型参数分配用于写入该类型参数的取值的寄存器，并建立类型参数的类型ID与对应的寄存器的关联关系，当通过解析函数解析得到待调整类型参数的类型ID和多个取值时，从前述关联关系中获取解析得到的类型ID对应的寄存器，并将该多个取值依次写入该寄存器中。

本发明实施例中，解析函数可以为V4L2框架内已有的xxx_s_ctrl函数，也可以是自定义的一个函数。以解析函数为xxx_s_ctrl函数为例进行描述，xxx_s_ctrl函数定义如下：

static int xxx_s_ctrl(struct v4l2_ctrl*ctrl)

在不同的驱动程序内，xxx对应不同的值，v4l2_ctrl结构包含两个变量，该两个变量与V4L2_control结构中的两个变量对应。xxx_s_ctrl函数解析V4L2_control结构得到待调整类型参数的类型ID和多个取值；将解析得到的类型ID和多个取值写入到v4l2_ctrl结构中的ID变量和value变量中；最后由xxx_s_ctrl函数内部确定ISP中与待调整类型参数对应的寄存器，并将待调整类型参数对应的多个取值写入对应的寄存器中。

本发明实施例提供的摄像头参数控制方法，一方面，在根据摄像头发送的图像确定出待调整类型参数及其对应的多个取值时，在预置的ioctl函数中一次性设置该待调整类型参数的类型ID和多个取值，并对ioctl函数进行一次解析即可得到待调整类型参数对应的类型ID和多个取值，与现有技术相比，减少了写入和解析的次数，提高了摄像头参数控制的速度和效率；另一方面，基于Linux系统中的原有V4L2框架，不改变ioctl函数中已有的结构，易于实现且通用性较强。

实施例二

基于前述实施例一提供的摄像头参数控制方法的相同构思，本发明实施例二提供一种摄像头参数控制装置，装置的结构如图7所示，包括：

确定模块71，用于根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；

设置模块72，用于在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析模块73，用于解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

写入模块74，用于将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

优选地，设置模块72，具体用于：在所述ioctl函数的控制命令字段中写入ISP参数设置命令；以及，在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析模块73，具体用于：读取所述ioctl函数的控制命令字段，当读取到ISP参数设置命令时，调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值。

优选地，设置模块72在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体用于：按照预置约定，在V4L2_control结构中的ID变量的特定位写入待调整类型参数的类型ID，并在该ID变量的其余位及value变量中依次写入所述多个取值；

解析模块73调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体用于：利用所述解析函数按照预置的约定，从V4L2_control结构中的ID变量的特定位解析得到所述类型ID，以及从ID变量的其余位及value变量中解析得到所述多个取值。

优选地，写入模块74具体用于：利用所述解析函数将解析得到的所述多个取值依次写入所述ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

本发明实施例二提供的摄像头参数控制装置可以是设置在装有Linux系统的服务器中，该服务器可以是CP也可以是ARM，本申请不做严格限定。

实施例三

本发明实施例三还提供一种摄像头参数控制系统，该系统的结构如图2所示，包括摄像头、桥接器和服务器，所述摄像头与所述桥接器连接，所述桥接器与所述服务器连接，其中该服务器包含前述图7所示的装置。

优选地，本发明实施例中，服务器包括应用层和驱动层，其中图7所示的装置中，确定模块71和设置模块72设置在服务器的应用层，解析模块73和写入模块74设置在服务器的驱动层。如图8所示。

该系统中，图像采集的流程如下：摄像头的传感器采集图像，摄像头的ISP按照寄存器中各类型参数的取值对传感器采集的图像进行处理，将处理的图像发送给桥接器；桥接器将多个摄像头发送的相同时刻的多帧图像拼接成一帧目标图像，并将目标图像发送给服务器的驱动层；服务器的驱动层缓存该目标图像；服务器的应用层从驱动层的缓存中读取图像并进行存储。

在图像采集过程中，对摄像头的参数进行控制的流程如下：服务器的应用层根据从驱动层读取的图像确定与该图像对应的摄像头中的待调整类型参数及其对应的多个取值，并在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；驱动层调用解析函数解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值，并将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中；摄像头的ISP根据寄存器中各类型参数的新的取值对传感器采集的图像进行处理，以使得处理得到的图像符合要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种摄像头参数控制方法，其特征在于，该方法适用于Linux系统，方法包括：

根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；

在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像信号处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体包括：在所述ioctl函数的控制命令字段中写入ISP参数设置命令，以及在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体包括：读取所述ioctl函数的控制命令字段，当读取到ISP参数设置命令时，调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体包括：按照预置约定，在V4L2_control结构中的ID变量的特定位写入待调整类型参数的类型ID，并在该ID变量的其余位及value变量中依次写入所述多个取值；

调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体包括：利用所述解析函数按照预置的约定，从V4L2_control结构中的ID变量的特定位解析得到所述类型ID，以及从ID变量的其余位及value变量中解析得到所述多个取值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的ISP中与所述类型ID对应的寄存器中，具体包括：

利用所述解析函数将解析得到的所述多个取值依次写入所述ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

5.一种摄像头参数控制装置，其特征在于，该装置适用于Linux系统，该装置包括：

确定模块，用于根据摄像头发送的图像确定待调整类型参数及其对应的多个取值；

设置模块，用于在预置的ioctl函数中设置待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析模块，用于解析所述ioctl函数得到所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

写入模块，用于将解析得到的所述多个取值依次写入所述摄像头对应的图像信号处理器ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，设置模块，具体用于：在所述ioctl函数的控制命令字段中写入ISP参数设置命令；以及，在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值；

解析模块，具体用于：读取所述ioctl函数的控制命令字段，当读取到ISP参数设置命令时，调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，设置模块在所述ioctl函数的V4L2_control结构中写入所述待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体用于：按照预置约定，在V4L2_control结构中的ID变量的特定位写入待调整类型参数的类型ID，并在该ID变量的其余位及value变量中依次写入所述多个取值；

解析模块调用预置的解析函数解析所述V4L2_control结构以得到待调整类型参数的类型ID和多个取值，具体用于：利用所述解析函数按照预置的约定，从V4L2_control结构中的ID变量的特定位解析得到所述类型ID，以及从ID变量的其余位及value变量中解析得到所述多个取值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述写入模块，具体用于：

利用所述解析函数将解析得到的所述多个取值依次写入所述ISP中与所述类型ID对应的寄存器中。

9.一种服务器，其特征在于，包括权利要求5～8任意一项所述的装置。

10.一种摄像头参数控制系统，其特征在于，包括摄像头、桥接器和权利要求9所述的服务器，所述摄像头与所述桥接器连接，所述桥接器与所述服务器连接；

所述摄像头根据该摄像头对应的ISP中的寄存器存储的各类型参数对应的取值对采集的数据进行图像处理得到目标图像，并将所述目标图像通过所述桥接器发送给所述服务器。