CN109040540A - 一种基于图像特征的夜视切换方法及监控机器人 - Google Patents
一种基于图像特征的夜视切换方法及监控机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及机器人监控领域,公开了一种基于图像特征的夜视切换方法及监控机器人。其中所述的基于图像特征的夜视切换方法,包括:获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前环境是否满足颜色模式的预设切换条件;若当前环境满足颜色模式的预设切换条件,切换当前的颜色模式。通过上述方式,本发明实施例能够减少传统的光敏器件的使用,降低成本,提高使用寿命,并且可以降低对设备所处位置的依赖性,提高一致性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人监控领域,特别是涉及一种基于图像特征的夜视切换方法及监控机器人。
背景技术
对于具有监控摄像头功能的监控机器人,它需要连续24小时工作,即无环境光照的状态下也必须清晰地看到监控对象的状态。因此需要监控机器人摄像头具有夜视切换功能,即有环境光照时为彩色模式(输出彩色图像),无环境光照时为黑白模式(输出黑白图像)。
为达到用户期望,监控机器人摄像头必须自适应环境光照,即根据当前环境光照自动切换为彩色模式或黑白模式。因此以稳定可靠且低成本的方案实现此目标是一个非常重要的研究课题。
现有技术的夜视切换方案一般是通过光敏器件来实现,但光敏器件的成本较高,并且一致性较差,容易导致在同样的环境下,有些设备是彩色模式,而另外一些设备是黑白模式。虽然生产时可通过标定方式解决,但生产标定也需要成本,且标定环境复杂。并且光敏器件受设备的位置影响大,比如在一个房间中,整个房间光照较亮,但角落很暗,若设备放置在很暗的角落,光敏器件因接受到的光很弱,从而切换为黑白模式,而用户期望的模式为彩色模式,并且光敏器件的生命周期短,不能满足用户期望的目标。
发明人在实现本发明实施例的过程中,发现相关技术至少存在以下问题:现有的夜视切换方案采用的光敏器件成本高并且寿命短,一致性较差,无法满足用户期望的目标。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种基于图像特征的夜视切换方法及监控机器人,其解决了现有的夜视切换方案采用的光敏器件成本高并且寿命短,一致性较差,无法满足用户期望的目标,实现了减少传统的光敏器件的使用,降低成本,提高使用寿命,并且可以降低对设备所处位置的依赖性,提高一致性。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供以下技术方案:
第一方面,本发明实施例提供一种基于图像特征的夜视切换方法,所述方法包括:
获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;
根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前环境是否满足颜色模式的预设切换条件;
若当前环境满足颜色模式的预设切换条件,切换当前的颜色模式。
在一些实施例中,所述当前图像帧为BAYER格式图像,所述当前图像帧的各颜色分量包括:R分量、Gr分量、Gb分量以及B分量,则所述获取当前图像帧的各颜色分量的统计值,包括:
计算所述当前图像帧的各颜色分量的平均值,确定所述当前图像帧的各颜色分量的平均值,其中所述各颜色分量的平均值分别为:R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值;
将所述当前图像帧的各颜色分量的平均值作为所述当前图像帧的各颜色分量的统计值。
在一些实施例中,所述颜色模式包括:彩色模式和黑白模式,所述方法还包括:
默认初始的颜色模式为彩色模式,若当前的颜色模式发生切换,则将切换后的颜色模式确定为当前的颜色模式。
在一些实施例中,所述方法还包括:
预设亮度阈值范围,统计所述BAYER格式图像位于所述亮度阈值范围内的像素个数。
在一些实施例中,若当前的颜色模式为彩色模式,所述切换条件包括第一切换条件,所述第一切换条件包括:所述像素个数小于预设像素切换阈值;
所述若当前环境满足预设切换条件,切换当前的颜色模式,包括:
判断当前环境是否满足第一切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
在一些实施例中,所述方法还包括:
预设第一时间阈值,计算当前环境满足所述第一切换条件的第一持续时间;
若所述第一持续时间超过所述第一时间阈值,确定将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
在一些实施例中,所述方法还包括:计算所述BAYER格式图像的R分量均值和Gr分量均值的比例值。
在一些实施例中,若当前的颜色模式为黑白模式,所述切换条件包括第二切换条件,所述第二切换条件包括:
所述像素个数大于预设第一像素阈值且所述比例值小于预设第一比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第二像素阈值且所述比例值小于预设第二比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第三像素阈值且所述比例值小于预设第三比例阈值;
所述若当前环境满足预设切换条件,切换当前的颜色模式,包括:
判断当前环境是否满足第二切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
在一些实施例中,所述方法还包括:
预设第二时间阈值,计算当前环境满足所述第二切换条件的第二持续时间;
若所述第二持续时间超过所述第二时间阈值,确定将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
第二方面,本发明实施例提供一种监控机器人,包括:
摄像头,所述摄像头包括:IR-CUT双滤光片切换器,包括:红外截止滤光片以及全透光谱滤光片;CMOS图像传感器,连接所述IR-CUT双滤光片切换器,用于输出BAYER格式图像;
图像信号处理器,包括ISP固件以及ISP硬件,所述ISP固件用于发送控制信号,控制所述IR-CUT双滤光片切换器和所述CMOS图像传感器的工作,所述ISP硬件连接所述CMOS图像传感器,用于接收所述BAYER格式图像,并将其转换为RGB格式图像;
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的方法。
本发明实施例的有益效果是:区别于现有技术的情况下,本发明实施例提供的一种基于图像特征的夜视切换方法,通过获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前的颜色模式;若当前环境满足预设切换条件,切换当前的颜色模式。通过上述方式,本发明实施例能够减少传统的光敏器件的使用,降低成本,提高使用寿命,并且可以降低对设备所处位置的依赖性,提高一致性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种应用场景的示意图;
图2是本发明实施例提供的一种基于图像特征的夜视切换方法的流程示意图;
图3是本发明实施例提供BAYER数据格式的示意图;
图4是本发明实施例提供的一种波长与量子效率的关系图;
图5是本发明实施例提供的一种常见环境光光谱的示意图;
图6是本发明实施例提供的一种基于图像特征的夜视切换方法的工作流程示意图;
图7是本发明实施例提供的一种监控机器人的结构示意图;
图8是图7中的监控机器人的细化结构示意图;
图9是图8中的CMOS图像传感器的示意图;
图10是图9中的CMOS图像传感器的信号处理示意图。
参见图1至图10,100、监控机器人;10、摄像头;11、镜头;12、IR-CUT双滤光片切换器;13、CMOS图像传感器;131、微透镜;132、彩色滤光片;133、像素传感器;134、模数转换器;20、图像信号处理器;21、ISP固件;22、ISP硬件;30、视频采集单元;40、处理器;50、存储器;200、移动终端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的实施例中,该监控机器人可以为远程监控机器人、宠物机器人、智能机器人、服务机器人等具有监控功能的机器人。
具体地,下面以宠物机器人为例对本发明实施例作具体阐述。
实施例1
请参阅图1,图1是本发明实施例提供的一种应用场景的示意图;
如图1所示,该监控机器人100用于监控目标对象的状态,其中,所述监控机器人100可以为远程监控机器人、宠物机器人、智能机器人、服务机器人等具有监控功能的机器人。所述监控机器人100连接一移动终端200,所述移动终端200用于呈现所述监控机器人100的视频。可以理解的是,所述监控机器人100具有监控摄像功能,为了满足监控机器人连续工作的要求,所述监控机器人必须具有夜视切换功能,满足在环境无光照的状态下也能够获取目标对象的状态。例如:所述监控机器人100为宠物机器人,所述宠物机器人用于监控宠物的状态。所述宠物机器人连接一移动终端200,当有环境光照时,所述宠物机器人为彩色模式,并输出彩色图像到所述移动终端200,当无环境光照时,所述宠物机器人将转换为黑白模式,并输出黑白图像到所述移动终端200。为了满足自动切换颜色模式的需要,所述宠物机器人的摄像头必须具备自适应环境光照的功能,即可以根据当前环境光照在彩色模式和黑白模式之间自动切换,以使用户可以通过所述移动终端200更好地监控宠物的状态。
请参阅图2,图2是本发明实施例提供的一种基于图像特征的夜视切换方法的流程示意图;
如图2所示,该基于图像特征的夜视切换方法,包括:
步骤S10:获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;
其中,所述当前图像帧为BAYER格式图像,所述BAYER格式图像通过BAYER数据格式进行存储。
请再参阅图3,图3是本发明实施例提供BAYER数据格式的示意图;
如图3所示,该BAYER数据格式由R分量、Gr分量、Gb分量以及B分量组成。具体的,所述R分量为红色分量,所述B分量为蓝色分量,所述Gr分量和Gb分量均为绿色分量,为了区别不同的行之间的绿色分量,因此将具有蓝色分量的行的绿色分量标记为Gb,将具有红色分量的行的绿色分量标记为Gr。其中,该BAYER数据格式的分辨率为1280*720,即所述BAYER格式图像包括1280行、720列,所述BAYER格式图像包括1280*720个像素点,每一像素点对应唯一的颜色分量。
具体的,所述获取当前图像帧的各颜色分量的统计值,包括:
计算所述当前图像帧的各颜色分量的平均值,确定所述当前图像帧的各颜色分量的平均值分别为:R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值;将所述当前图像帧的各颜色分量的平均值作为所述当前图像帧的各颜色分量的统计值。
其中,所述计算当前图像帧的各颜色分量的平均值包括:通过对所述BAYER格式图像的全部的某一颜色分量的值进行求和,再将求得的和除以该颜色分量的数量,获取所述颜色分量的平均值。具体的,当前图像帧的各颜色分量的平均值分别为R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值。为了方便描述,将R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值分别记为AR、AGr、AGb以及AB。
步骤S20:根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前环境是否满足颜色模式的预设切换条件;
具体的,根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前的颜色模式;其中,所述颜色模式包括:彩色模式和黑白模式。所述当前图像帧为BAYER格式图像,所述根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前的颜色模式,包括:
预设亮度阈值范围,计算所述BAYER格式图像的像素亮度;
具体的,所述计算所述BAYER格式图像的像素亮度,包括:获取所述BAYER格式图像的各颜色分量的均值,分别为R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值,可以理解的是,所述Gr分量均值和Gb分量均值之和的一半可以作为G分量均值。根据R分量均值、G分量均值以及B分量均值的占比,可以计算所述BAYER格式图像的像素亮度。例如:通过计算公式:像素亮度=R分量均值*30%+G分量均值*59%+B分量均值*11%,计算所述像素亮度。或者,所述像素亮度可以通过其他计算公式进行计算。
具体的,所述亮度阈值范围可以人为设置,例如:可设置所述亮度阈值范围为[10,255],可选地,为了排除暗区和过曝区,所述亮度阈值范围可以设置为[30,250]。
若所述BAYER格式图像的像素亮度位于所述亮度阈值范围内,则确定所述当前的颜色模式为彩色模式;若所述BAYER格式图像的像素亮度不位于所述亮度阈值范围内,则确定所述当前的颜色模式为黑白模式。例如:设置所述亮度阈值范围为[30,250],若所述BAYER格式图像的像素亮度为50,则确定所述当前的颜色模式为彩色模式。若所述BAYER格式图像的像素亮度为20,则确定所述当前的颜色模式为黑白模式。
步骤S30:若当前环境满足颜色模式的预设切换条件,切换当前的颜色模式。
其中,所述切换条件包括:第一切换条件和第二切换条件。
具体的,所述第一切换条件对应彩色模式,所述第一切换条件用于判断是否将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。若当前的颜色模式为彩色模式,判断当前环境是否满足第一切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从彩色模式转换为黑白模式。具体的,通过预设亮度阈值范围,统计所述BAYER格式图像位于所述亮度阈值范围内的像素个数;所述第一切换条件包括:所述像素个数小于预设像素切换阈值;若所述像素个数小于所述像素切换阈值,则当前环境满足所述第一切换条件,确定将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。可以理解的是,若当前的颜色模式为彩色模式,只需要根据BAYER格式图像的亮度判断是否需要切换即可。具体的,可以通过统计所述BAYER格式图像位于所述亮度阈值范围内的像素个数,并将所述像素个数记为CL;预设像素切换阈值,并将所述像素切换阈值记为TC2G,若所述CL小于所述TC2G,则将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
所述第一切换条件为:
若S2G的值为True,则满足所述第一切换条件,将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式;
若S2G的值为False,则不满足所述第一切换条件,则不执行切换,保持当前的颜色模式为彩色模式。
例如:所述像素切换阈值TC2G的取值范围为[532000,630000],根据产品的需要,可以将所述像素切换阈值TC2G取值为560000,若所述像素个数CL超过560000,则满足第一切换条件,将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。若所述像素个数CL不超过560000,则不执行切换,保持当前的颜色模式为彩色模式。
可以理解的是,若当前环境满足第一切换条件时,不能一旦满足就立即切换,需要观察一段时间,以确认不是光照的突然变化,而是光照的稳定变化。因此可以通过预设第一时间阈值来确定是否执行切换。具体的,预设第一时间阈值,计算当前环境满足所述第一切换条件的第一持续时间;若所述第一持续时间超过所述第一时间阈值,确定将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。其中,所述第一时间阈值的取值范围为[3,10]秒,可选的,所述第一时间阈值取值为6秒,若当前环境满足所述第一切换条件的第一持续时间超过6秒,则确定将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式,若当前环境满足所述第一切换条件的第一持续时间不超过6秒,则不执行切换,保持当前的颜色模式为彩色模式。
具体的,所述第二切换条件对应黑白模式,所述第二切换条件用于判断是否将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。若当前的颜色模式为黑白模式,判断当前环境是否满足第二切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。具体的,若当前的颜色模式为黑白模式,此时设备会打开850纳米的红外灯进行补光,否则拍摄的图像会很暗。在有850纳米的红外灯进行补光的环境下,无论是否有环境光,其图像的亮度变化不大,所以无法只根据图像的亮度来判断是否需要切换为彩色模式。因此需要根据入射光的波长进行分析,以找出当前图像帧的各颜色分量的统计值在各种环境下的特征。
具体的,可以通过量子效率来衡量光敏器件对光的敏感性。在本发明实施例中,所述光敏器件为CMOS图像传感器。所述量子效率为CMOS图像传感器的受光表面接收到的光子转换为电子-空穴对的百分比例,将所述量子效率记为QE,将每秒产生的电子-空穴对的数目记为Celectrons,将每秒入射的光子数记为Cphotons,则计算量子效率的公式为量子效率是元器件对光敏感性的精确度量,在同样的环境下,量子效率越高,其对应的信号强度越大。
请参阅图4,图4是本发明实施例提供的一种波长与量子效率的关系图;
如图4所示,随着波长的变化,量子效率也在发生变化。当环境光很暗时,相当于只有850纳米的红外光照明时,其R分量的量子效率明显大于G分量和B分量的量子效率,即其输出的BAYER数据中,R分量均值大于Gr分量、Gb分量均值和B分量均值。当有环境光时,环境光与850纳米的红外光同时作用,BAYER数据中的Gr、Gb和B分量得到增强,与R分量的差距将减小。
请再参阅图5,图5是本发明实施例提供的一种常见环境光光谱的示意图;
如图5所示,不同的光照条件下,其对应的波长均不同。而不同的环境光将导致输出的BAYER数据的各颜色分量的比例不同。因此,可以通过计算BAYER数据的各颜色分量的比例,确定是否将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
具体的,计算所述BAYER格式图像的R分量均值和Gr分量均值的比例值;将该比例值记为分别将所述第一像素阈值、第二像素阈值以及第三像素阈值记为:TCL1、TCL2、TCL3;
分别将所述第一比例阈值、第二比例阈值以及第三比例阈值记为:TR1、TR2、TR3;
所述第二切换条件包括:
所述像素个数CL大于预设第一像素阈值TCL1且所述比例值RatioR/Gr小于预设第一比例阈值TR1,或者,所述像素个数CL大于预设第二像素阈值TCL2且所述比例值RatioR/Gr小于预设第二比例阈值TR2,或者,所述像素个数CL大于预设第三像素阈值TCL3且所述比例值RatioR/Gr小于预设第三比例阈值TR3;
具体的,所述第二切换条件为:
若S2C的值为True,则确定当前环境满足第二切换条件,将当前的颜色模式从黑白模式转换为彩色模式。
若S2C的值为False,则确定当前环境不满足第二切换条件,则不进行转换,保持当前的颜色模式为黑白模式。
其中,所述第一像素阈值TCL1的取值范围为[690000,710000],所述第二像素阈值TCL2的取值范围为[760000,780000],所述第三像素阈值TCL3的取值范围为[879000,899000],可选地,所述第一像素阈值TCL1取值为700000,所述第二像素阈值TCL2取值为770000,所述第三像素阈值TCL3取值为889000。
其中,所述第一比例阈值TR1的取值范围为[0.95,1.05],所述第二比例阈值TR2的取值范围为[1.3,1.5],所述第三比例阈值TR3的取值范围为[1.80,1.88],可选地,所述第一比例阈值TR1取值为1.0,所述第二比例阈值TR2取值为1.4,所述第三比例阈值TR3取值为1.85。
若当前环境满足所述像素个数CL大于700000且所述比例值RatioR/Gr小于1.0,或者,所述像素个数CL大于770000且所述比例值RatioR/Gr小于1.4,或者,所述像素个数CL大于889000且所述比例值RatioR/Gr小于1.85,则满足第二切换条件,将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
可以理解的是,若当前环境满足第二切换条件时,不能一旦满足就立即切换,需要观察一段时间,以确认不是光照的突然变化,而是光照的稳定变化。因此可以通过预设第二时间阈值来确定是否执行切换。具体的,预设第二时间阈值,计算当前环境满足所述第二切换条件的第二持续时间;若所述第二持续时间超过所述第二时间阈值,确定将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。其中,所述第二时间阈值的取值范围为[3,10]秒,可选的,所述第二时间阈值取值为6秒,若当前环境满足所述第二切换条件的第二持续时间超过6秒,则确定将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式,若当前环境满足所述第二切换条件的第二持续时间不超过6秒,则不执行切换,保持当前的颜色模式为黑白模式。
请再参阅图6,图6是本发明实施例提供的一种基于图像特征的夜视切换方法的工作流程示意图;
其中,在监控机器人开始工作时,首先需要确定当前的颜色模式。
具体的,如图6所示,该夜视切换方法的工作流程包括:
步骤S10:获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;
具体的,所述当前图像帧为BAYER格式图像,所述BAYER格式图像通过BAYER数据格式进行存储。所述BAYER数据格式由R分量、Gr分量、Gb分量以及B分量四种颜色分量组成。通过计算所述BAYER格式图像的各颜色分量的平均值,分别为R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值,并将所述R分量均值记为AR,将所述Gr分量均值记为AGr,将所述Gb分量均值记为AGb,将所述B分量均值记为AB。其中,所述BAYER格式图像的各颜色分量的平均值通过ISP硬件进行统计计算,具体的,通过调用所述图像信号处理器的相关API获取。所述API为ISP厂家提供的SDK中的接口函数,不同厂家的接口函数不同,需要根据SDK文档来确定相应的接口函数。通过调用所述接口函数可以获取所述BAYER格式图像的各颜色分量的值,通过计算所述所述BAYER格式图像的各颜色分量的平均值,有利于根据所述BAYER格式图像确定当前的颜色模式。
步骤S601:当前为彩色模式?
具体的,当前的颜色模式包括彩色模式和黑白模式。通过判断当前模式是否为彩色模式,即可确定当前的颜色模式为彩色模式或黑白模式。具体的,通过计算所述BAYER格式图像的像素亮度,预设亮度阈值范围,根据所述BAYER格式图像的像素亮度是否位于所述亮度阈值范围内,确定当前的颜色模式是否为彩色模式。例如:通过计算公式:像素亮度=R分量均值*30%+G分量均值*59%+B分量均值*11%,计算所述像素亮度。预设所述亮度阈值范围为[30,250]。若所述BAYER格式图像的像素亮度位于所述亮度阈值范围内,则确定所述当前的颜色模式为彩色模式;若所述BAYER格式图像的像素亮度不位于所述亮度阈值范围内,则确定所述当前的颜色模式为黑白模式。
若当前的颜色模式为彩色模式,则进入步骤S602,否则,进入步骤S605;
步骤S602:满足第一切换条件?
具体的,通过预设亮度阈值范围,统计所述BAYER格式图像位于所述亮度阈值范围内的像素个数;所述第一切换条件包括:预设像素切换阈值,判断所述像素个数是否小于所述像素切换阈值;若所述像素个数小于所述像素切换阈值,则当前环境满足所述第一切换条件。
步骤S603:持续时间超过第一时间阈值?
具体的,预设第一时间阈值,若当前环境满足所述第一切换条件,判断当前环境满足所述第一切换条件的持续时间是否超过第一时间阈值,若是,则进入步骤S604。若否,则返回步骤S10。
步骤S604:切换为黑白模式。
具体的,将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
步骤S605:满足第二切换条件?
具体的,计算所述BAYER格式图像的R分量均值和Gr分量均值的比例值;将该比例值记为
所述第二切换条件包括:所述像素个数大于预设第一像素阈值且所述比例值小于预设第一比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第二像素阈值且所述比例值小于预设第二比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第三像素阈值且所述比例值小于预设第三比例阈值;
分别将所述第一像素阈值、第二像素阈值以及第三像素阈值记为:TCL1、TCL2、TCL3;
分别将所述第一比例阈值、第二比例阈值以及第三比例阈值记为:TR1、TR2、TR3;
所述第二切换条件为:
若S2C的值为True,则确定当前环境满足第二切换条件;
若S2C的值为False,则确定当前环境不满足第二切换条件。
若满足第二切换条件,则进入步骤S606,若不满足第二切换条件,则返回步骤S10。
步骤S606:持续时间超过第二阈值时间?
具体的,预设第二时间阈值,若当前环境满足所述第二切换条件,判断当前环境满足所述第二切换条件的持续时间是否超过第二时间阈值,若是,则进入步骤S604。若否,则返回步骤S10。
步骤S607:切换为彩色模式;
具体的,将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
步骤S608:程序退出。
具体的,若监控机器人停止工作,则停止根据当前环境切换当前的颜色模式,将当前的颜色模式自动设置为黑白模式。
其中,上述方法还包括:计算所述图像传感器的量子效率;根据所述图像传感器的量子效率,结合所述第二切换条件,确定是否将所述当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
可以理解的是,不同的CMOS图像传感器具有不同的量子效率,因此可以根据CMOS图像传感器,对所述CMOS图像传感器的量子效率进行分析,进而确定相应的切换方案。在本发明实施例中,所述CMOS图像传感器为OV9712,只要CMOS图像传感器的量子效率与OV9712的量子效率类似,均可使用本发明提供的基于图像特征的夜视切换方法。
在本发明实施例中,通过获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前的颜色模式;若当前环境满足预设切换条件,切换当前的颜色模式。通过上述方式,本发明实施例能够减少传统的光敏器件的使用,降低成本,提高使用寿命,并且可以降低对设备所处位置的依赖性,提高一致性。
实施例2
请一并参阅图7和图8,图7是本发明实施例提供的一种监控机器人的结构示意图,图8是图7中的监控机器人的细化结构示意图;
如图7所示,该监控机器人100包括:摄像头10、图像信号处理器20、视频采集单元30、处理器40以及存储器50。
其中,所述摄像头10用于获取环境光线。具体的,该摄像头10包括镜头11、IR-CUT双滤光片切换器12以及CMOS图像传感器13。
具体的,所述镜头11用于获取环境光线。
具体的,所述IR-CUT双滤光片切换器12用于修正白天偏色问题和提升夜晚亮度。其中,所述IR-CUT双滤光片切换器12,包括:红外截止滤光片以及全透光谱滤光片。其中,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。但是,对摄像头的成像元器件CMOS图像传感器来说,它可以看到绝大部分波长的光线。由于各种光线的参与,最后摄像头还原出的颜色与所见在色彩上就会存在偏差,为了解决这个偏差问题,就有了滤光片。滤光片在白天自动滤除可见光以外的光线,还原出真实的彩色,同时,由于晚上的光线不足,滤光片又滤掉了一部分光线,导致夜视性能达不到要求,因此需要再加一块滤光片,这块滤光片是全透光谱滤光片,可以充分利用所有的光线,从而大大提高夜视性能。IR-CUT双滤光片切换器是由滤光片(一片红外截止/吸收滤光片和一片全透光谱滤光片)和控制部分(可以是电磁、电机或其他动力源)构成。具体的,所述控制部分为电磁铁,当发生正向脉冲时,所述红外截止滤光片移动到CMOS图像传感器的前面,全透光谱滤光片移开,当发生反向脉冲时,所述红外截止滤光片移开,所述全透光谱滤光片移动到所述CMOS图像传感器的前面。IR-CUT双滤光片切换器在白天的光线充分时,红外截止滤光片工作,CMOS图像传感器还原出真实彩色,当夜间光线不足时,红外截止/吸收滤光片自动移开,全透光谱滤光片开始工作,使CMOS图像传感器充分利用到所有光线,从而大大提高了低照性能。
具体的,所述CMOS图像传感器13,用于将BAYER格式图像输出到图像信号处理器20。
请再一并参阅图9和图10,图9是图8中的CMOS图像传感器的示意图;图10是图9中的CMOS图像传感器的信号处理示意图。
如图9所示,该CMOS图像传感器13包括:微透镜131、彩色滤光片132、像素传感器133以及模数转换器134。所述微透镜131连接所述彩色滤光片132,所述彩色滤光片132连接所述像素传感器133,所述像素传感器133连接所述模数转换器134。在本发明实施例中,所述CMOS图像传感器13为型号OV9721CMOS图像传感器。
具体的,所述微透镜131用于收集来自IR-CUT双滤光片切换器的光并将其聚焦到像素传感器133的光电二极管上,所述微透镜131通常是具有球形表面的网状透镜。
具体的,所述彩色滤光片132用于分离反射光的红色(R),绿色(G)和蓝色(B)分量。所述CMOS图像传感器13中的每个彩色滤光片132与像素阵列中的像素传感器133一一对应,所述彩色滤光片132用于将不需要的颜色对应的波长过滤掉,若使用的彩色滤光片132为蓝色滤光片,它把红色和绿色对应波长的光全部过滤掉,只有蓝色光可以通过此滤光片,从而到达像素传感器133。同理,若使用的彩色滤光片132为红色滤光片,则只有红色光可以通过该滤光片;若使用的彩色滤光片132为绿色滤光片,则只有绿色光可以通过该滤光片。由于像素传感器133只检测光的强度,而不检测决定光颜色的波长,因此彩色滤光片132是必须的。
具体的,所述像素传感器133(Pixel Sensor)用于捕获通过彩色滤光片132的光强度,然后把检测到的光强度级别转换为电压信号,最后传送到模数转换器134。其中,像素阵列由数百万个像素传感器133组成,其像素传感器133的数量由CMOS图像传感器13的像素数决定。
所述模数转换器134,负责把来源于像素传感器阵列的模拟电压信号转换成数字信号,最后把数字信号以BAYER格式输出到ISP硬件。
其中,所述图像信号处理器20,通过总线连接所述摄像头10。具体的,所述图像信号处理器(Image Signal Processor,ISP)主要由ISP硬件22和运行在其上的ISP固件21组成。具体的,所述ISP固件用于发送控制信号,控制所述IR-CUT双滤光片切换器和所述CMOS图像传感器的工作。所述图像信号处理器20通过一系列数字图像处理算法完成对数字图像的效果处理,主要包括3A(自动曝光(Auto Exposure)、自动白平衡(Auto White Balance)和自动对焦(Auto Focus))、去噪、强光抑制、坏点校正、背光补偿、镜头阴影校正、色彩增强等处理。ISP硬件22除了完成算法处理外,还可以统计出当前图像的实时信息,ISP固件21通过获取ISP硬件22的图像统计信息,重新计算,反馈控制IR-CUT双滤光片切换器12、CMOS图像传感器13和ISP硬件22,以达到自动调节图像质量的目的。
如图10所示,来自IR-CUT双滤光片切换器的输入光经过所述微透镜后,再将所述输入光通过彩色滤光片进行过滤,将不需要的光线的波长进行过滤,所述像素传感器将捕获通过彩色滤光片的光强度,然后把检测到的光强度级别转换为模拟电压信号,最后传送到模数转换器。所述模数转换器将来自所述像素传感器的模拟电压信号转换成数字信号,并将所述数字信号以BAYER格式图像的形式输出到ISP硬件。
其中,所述视频采集单元30,用于获取所述ISP发送的RGB格式图像,并将所述RGB格式图像以视频的形式发送到用户的移动终端。
其中,所述处理器40和存储器50可以通过总线或者其他方式连接,图7中以通过总线连接为例。
存储器50作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器40通过运行存储在存储器50中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行基于图像特征的夜视切换方法的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例基于图像特征的夜视切换方法以及上述装置实施例的各个模块和单元的功能。
存储器50可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器50可选包括相对于处理器40远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器40。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述模块存储在所述存储器50中,当被所述一个或者多个处理器51执行时,执行上述任意方法实施例中的基于图像特征的夜视切换方法,例如,执行以上描述的图1或图2所示的各个步骤。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行,例如图7中的一个处理器40,可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的基于图像特征的夜视切换方法,例如,执行上述任意方法实施例中的基于图像特征的夜视切换方法,例如,执行以上描述的图1或图2所示的各个步骤。
在本发明实施例中,通过提供一种监控机器人,包括:摄像头,所述摄像头包括:IR-CUT双滤光片切换器;CMOS图像传感器,连接所述IR-CUT双滤光片切换器,用于输出BAYER格式图像。图像信号处理器,包括ISP固件以及ISP硬件,所述ISP固件用于发送控制信号,控制所述IR-CUT双滤光片切换器和所述CMOS图像传感器的工作,所述ISP硬件连接所述CMOS图像传感器,用于接收所述BAYER格式图像,并将其转换为RGB格式图像。通过上述方式,本发明实施例能够减少传统的光敏器件的使用,降低成本,提高使用寿命,并且可以降低对设备所处位置的依赖性,提高一致性。
以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用直至得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于图像特征的夜视切换方法,其特征在于,所述方法包括:
获取当前图像帧的各颜色分量的统计值;
根据所述当前图像帧的各颜色分量的统计值,确定当前环境是否满足颜色模式的预设切换条件;
若当前环境满足颜色模式的预设切换条件,切换当前的颜色模式。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述当前图像帧为BAYER格式图像,所述当前图像帧的各颜色分量包括:R分量、Gr分量、Gb分量以及B分量,则所述获取当前图像帧的各颜色分量的统计值,包括:
计算所述当前图像帧的各颜色分量的平均值,确定所述当前图像帧的各颜色分量的平均值,其中所述各颜色分量的平均值分别为:R分量均值、Gr分量均值、Gb分量均值以及B分量均值;
将所述当前图像帧的各颜色分量的平均值作为所述当前图像帧的各颜色分量的统计值。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述颜色模式包括:彩色模式和黑白模式,所述方法还包括:
默认初始的颜色模式为彩色模式,若当前的颜色模式发生切换,则将切换后的颜色模式确定为当前的颜色模式。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
预设亮度阈值范围,统计所述BAYER格式图像位于所述亮度阈值范围内的像素个数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,若当前的颜色模式为彩色模式,所述切换条件包括第一切换条件,所述第一切换条件包括:所述像素个数小于预设像素切换阈值;
所述若当前环境满足颜色模式的预设切换条件,切换当前的颜色模式,包括:
判断当前环境是否满足第一切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
预设第一时间阈值,计算当前环境满足所述第一切换条件的第一持续时间;
若所述第一持续时间超过所述第一时间阈值,确定将当前的颜色模式从彩色模式切换为黑白模式。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
计算所述BAYER格式图像的R分量均值和Gr分量均值的比例值。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,若当前的颜色模式为黑白模式,所述切换条件包括第二切换条件,所述第二切换条件包括:
所述像素个数大于预设第一像素阈值且所述比例值小于预设第一比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第二像素阈值且所述比例值小于预设第二比例阈值,或者,所述像素个数大于预设第三像素阈值且所述比例值小于预设第三比例阈值;
所述若当前环境满足预设切换条件,切换当前的颜色模式,包括:
判断当前环境是否满足第二切换条件,若满足,则将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
预设第二时间阈值,计算当前环境满足所述第二切换条件的第二持续时间;
若所述第二持续时间超过所述第二时间阈值,确定将当前的颜色模式从黑白模式切换为彩色模式。
10.一种监控机器人,其特征在于,包括:
摄像头,所述摄像头包括:IR-CUT双滤光片切换器,包括:红外截止滤光片以及全透光谱滤光片;CMOS图像传感器,连接所述IR-CUT双滤光片切换器,用于输出BAYER格式图像;
图像信号处理器,包括ISP固件以及ISP硬件,所述ISP固件用于发送控制信号,控制所述IR-CUT双滤光片切换器和所述CMOS图像传感器的工作,所述ISP硬件连接所述CMOS图像传感器,用于接收所述BAYER格式图像,并将其转换为RGB格式图像;
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-9任一项所述的方法。
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