CN108429892A - 一种基于rgb传感器日夜模式自动切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，通过获取RGB传感器的增益及曝光时间，分块统计Bayer数据的RGB各颜色分量均值；根据获取的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计RGB各分量均值计算图像平均饱和度S1；若(P1>TP1)&&(S1<TS1)则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯；根据获取的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S2；若(P2<TP2)&&(S2>TS2)则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯。本发明能提高日夜切换阀值的准确性，减少日夜切换模式的误判断及红外灯来回切换问题，节约硬件成本，大幅提高系统稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于图像与视频处理技术领域，具体涉及一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法。
背景技术
安防监控为了实现24小时监控录像，但是在自然界存在着各种波长的光线，人眼识别光线的波长范围在320nm-760nm之间,超过320nm-760nm的光线人眼就无法见到，比如红外光、紫外线等摄像机的成像元器件CCD或CMOS可以看到绝大部分波长的光线，由于各种光线的参与，摄像机所还原出的颜色与肉眼所见在色彩上存在偏差。
为尽力解决色偏问题，现有的技术目前业内广泛采用的一种方法是在摄像机镜头组里内置一组双滤光片切换器。双滤光片切换器依靠光线强度的变化来切换滤光片，在光线强的环境里，自动开启红外截止滤光片，通过光学滤镜从入射光中过滤掉红外光；在光线弱的环境里，自动移开红外截止滤光片，利用RGB通道对红外光的响应提升图像传感器的低光效果，从而实现白天和黑夜监控方式的切换。这种方法能够很好的控制和利用红外光，是图像能够正常的使用。但是由于内置的双滤光片切换器，增加了摄像机自身的体积和硬件成本，而且长时间的切换磨损，会影响摄像机的可靠性，在当今的社会发展中，会使得自身的竞争力下降。因此，降低成本和提供更高效的方式会在未来有更多的优势。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法,去掉双滤光片切换器，只需要获取图像传感器的增益及曝光时间，将两个参数相乘来确定曝光参数，同时分块统计Bayer数据的RGB各分量的均值，首先对Bayer图像数据进行均匀分块，再计算并输出每个每块中的R、G、B分量的平均值，用R、G、B分量的最大值与R、G、B分量的平均值相除求出饱和度参数Sat，然后用各分块图像的饱和度Sat的平均值表示需要的平均饱和度S。将曝光参数和曝光阈值参数对比，平均饱和度和平均饱和度阈值参数对比，根据对比的结果来进行日夜模式的切换，不需要对图像数据做较复杂的运算处理，其使用图像算法代替利用硬件进行切换，不仅可以节省硬件成本，同时也可大大提高日夜切换阀值的准确性，减少日夜切换模式的误判断及红外灯来回切换等问题。
为了解决现有技术不足，本发明提出一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，包括以下步骤：
1)获取RGB传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B各个分量的平均值；
2)根据步骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S1；
3)判断当前曝光参数P1是否大于阈值参数TP1，且平均饱和度S1是否小于阈值参数TS1，若(P1>TP1)&&(S1<TS1)则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1)；
4)根据骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S2；
5)判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2，且平均饱和度S2大于阈值参数TS2，若(P2<TP2)&&(S2>TS2)则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1)。
作为一种优选方法，步骤2)增益及曝光时间确定曝光参数P1用增益和曝光时间的乘积表示。
作为一种优选方法，步骤2)提到平均饱和度S1根据各分块图像的饱和度Sat的平均值求出，饱和度Sat用R、G、B分量的最大值与R、G、B分量的平均值相除计算获得。
作为一种优选方法，步骤2)提到曝光参数P1和平均饱和度参数S1以及步骤4提到曝光参数P2和平均饱和度参数S2，都是通过实时计算每一帧图像获得。
作为一种优选方法，步骤3)提到日模式切换为夜模式，滤光片采用全通滤光片。
作为一种优选方法，步骤5)提到夜模式切换为日模式，滤光片为650nm截止波长光学滤光片。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
1.本发明能提高日夜切换阀值的准确性，提高了视频监控的质量，减少日夜切换模式的误判断及红外灯来回切换等问题；
2.采用了去掉光敏电阻的方案，不仅可以节约硬件成本，同时也大幅提高系统稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
图2是本发明RGB图像数据排列格式示意图。
图3是本发明日夜模式切换曝光参数及平均饱和度参数示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作进一步的说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。
如图1所示，本发明提供本发明提出一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，包括以下步骤：
1)获取RGB传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B各个分量的平均值；
2)根据步骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S1；
3)判断当前曝光参数P1是否大于阈值参数TP1，且平均饱和度S1是否小于阈值参数TS1，若(P1>TP1)&&(S1<TS1)则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1)；
4)根据骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S2；
5)判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2，且平均饱和度S2大于阈值参数TS2，若(P2<TP2)&&(S2>TS2)则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1)。
本实施例具体实施过程如下：
日模式切换成夜模式时，首先获取图像传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB各分量的均值，对Bayer图像数据进行均匀分块，再计算并输出每个每个每块中的R、G、B分量的平均值。根据上一步骤的增益及曝光时间确定曝光参数P1，P1可用增益和曝光时间的乘积表示，用R、G、B分量的最大值与R、G、B分量的平均值相除算出饱和度参数Sat。根据各分块图像的饱和度Sat的平均值求出平均饱和度S1。然后判断当前曝光参数P1是否大于曝光阈值参数TP1，且平均饱和度小于阈值参数TS1，如果是则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则保持当前状态。
夜模式切换为日模式时，首先也是获取图像传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB各分量的均值，Bayer数据格式如图2所示。根据上一步骤的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于分块统计数据计算图像的平均饱和度S2。P2和S2的计算同上。判断当前曝光参数P2是否小于曝光阈值参数TP2，且平均饱和度大于阈值参数TS2，如果是则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则保持当前状态。
上述步骤中所述日夜切换中的日模式，即为彩色模式，关闭红外灯，使用红外截止滤光片，主要用于白天，图像噪声小；日夜切换中的夜模式，即为黑白模式，开启红外灯，使用全通滤光片，主要用于晚上或低照度环境，图像噪声大。日夜切换时所需的滤光片，包括2种：日模式和夜模式的滤光片，分别对应650nm截止波长和全通的光学滤光片。曝光参数P和平均饱和参数S，是每一帧图像均需要进行计算，实时更新。曝光阈值参数TP1、TP2，饱和度阈值参数TS1、TS2，需要根据经验参数TP,TS进行设置,TP等于曝光时间乘以增益，而TS则是红外除以可见光，也可根据实测参数进行配置，还可根据实际应用场景进行统计，并实时更新。
自动日夜切换方法中的两个模式切换之间相对独立，可同时进行判断实现，减少判断时间，提高效率。其中切换由算法精确控制进行切换，不需要外部硬件感应进行控制，例如光敏电阻部件。
需要进一步说明的是，所述分块数据统计，计算所得块数据的R、G、B分量的平均值，不限于基于原始Bayer数据进行统计，也可直接使用图像处理芯片已统计好的数据。
如图3所示，图中exp红色曲线为曝光参数，sat绿色曲线为平均饱和度。白天到晚上：曝光参数P1增大至阈值TP1，且平均饱和度小于TS1，可切换到晚上滤光片，此切换过程中，开启红外灯，增曝光参数P1先减小，再逐渐增大，平均饱和度S1相比双滤光片切换器切换前则变化较大，且明显小于TS。
晚上到白天：白天曝光参数P2减小至阈值TP2，且平均饱和度大于TS2，可切换到白天滤光片，此切换过程中，关闭红外灯，增曝光参数P2先增大，再逐渐减小，平均饱和度S相比双滤光片切换器切换前则变化较大，且明显大于TS。
由于双滤光片切换器切换前后平均饱和度变化量ΔS有明显变化，故使用该方法进行双滤光片切换器切换不会出现红外灯闪烁的震荡现象。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取RGB传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B各个分量的平均值；
2)根据步骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S1；
3)判断当前曝光参数P1是否大于阈值参数TP1，且平均饱和度S1是否小于阈值参数TS1，若(P1>TP1)&&(S1<TS1)则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1)；
4)根据骤1)得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S2；
5)判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2，且平均饱和度S2大于阈值参数TS2，若(P2<TP2)&&(S2>TS2)则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1)。
2.如权利要求1所述的基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，所述步骤2)增益及曝光时间确定曝光参数P1用增益和曝光时间的乘积表示。
3.如权利要求1所述的基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，所述步骤2)所述平均饱和度S1根据各分块图像的饱和度Sat的平均值求出，饱和度Sat用R、G、B分量的最大值与R、G、B分量的平均值相除计算获得。
4.如权利要求1所述的基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，所述步骤2)提到曝光参数P1和平均饱和度参数S1以及步骤4)提到曝光参数P2和平均饱和度参数S2，都是通过实时计算每一帧图像获得。
5.如权利要求1所述的基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，所述步骤3)提到日模式切换为夜模式，滤光片采用全通滤光片。
6.如权利要求1所述的基于RGB传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，所述步骤5)提到夜模式切换为日模式，滤光片为650nm截止波长光学滤光片。
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