CN109326125A - 基于嵌入式系统的图片质量诊断系统及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统及其图片质量诊断方法，该图片质量诊断系统包括高清抓拍摄像头、户外设备控制柜和管理后台，该高清抓拍摄像头用于获取关于道路行车状态的图片，该户外设备控制柜用于对该图片进行异常识别处理、并将该异常识别处理的结果反馈至该管理后台；其中，该户外设备控制柜包括嵌入式控制器，该嵌入式控制器能够对该图片实施图片模糊异常识别、图片亮度异常识别、图片偏色异常识别、图片对比度异常识别和补光灯工作异常识别中的至少一者，并且通过交换机将该异常识别的结果反馈至该管理后台。

Description

基于嵌入式系统的图片质量诊断系统及诊断方法

技术领域

本发明涉及图片计算处理的技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统及诊断方法，其可应用于智能交通电子卡口项目中对抓拍的图片进行质量诊断。

背景技术

随着城市车辆的保有量日益增多以及城市道路网络的不断发展，城市的交通状态变得日渐复杂，为了及时和全面地掌握城市不同区域的交通状态，现有技术是通过在不同区域中设置高清摄像头来对相关区域的车辆行驶情况进行实时拍摄，并将拍摄获得的静态或动态图片反馈至后台管理终端来对相关图片进行识别处理等。高清摄像头的普及不仅能够实现对道路交通情况的实时掌控以便改善道路行驶路况，并且还能对不遵守交通规则的车辆进行抓拍甄别，从而提高道路交通安全管理的智能化程度。

由于后台管理终端对图片的识别处理结果精度，取决于高清摄像头的图片拍摄质量，为了提高道路交通和车辆行驶状态把握的准确性，目前的交通抓拍摄像头都能够进行高清和快速拍摄，从而适应快速行驶的车辆，以便准确获取关于交通违章的车辆图片，并且有利于提高后续图片识别处理的速度和准确性。而现有技术都是通过X86服务器系统与图片存储器进行对接，并从存储器中调用相应的图片进行质量诊断处理，并将质量诊断处理的结果反馈至上位机进行后续的图片分析识别，上述现有技术对图片的处理过程都是对海量图片进行集中处理，由于高清摄像头拍摄的图片自身数据量较大，这使得X86服务器系统的图片处理效率普遍低下，为了进一步提高图片的处理效率，这就需要采用高运算速度和高性能的服务器进行，但是这必然会提高图片质量诊断的成本。

发明内容

在智能交通监控项目，特别是交通电子卡口监控项目中，由于现有的服务器系统对摄像头抓拍的图片采用集中处理的方式进行质量诊断，其极大地降低了图片的诊断处理效率，这与道路交通日渐复杂和图片处理量不断增大的发展趋势是相违背的，而目前为了提高服务器系统的工作效率，往往是采用运算性能更高的服务器系统，但这会额外导致监控成本增大的问题。

针对现有图片质量诊断系统的缺陷，本发明提供一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统和诊断方法，该图片质量诊断系统和诊断方法通过嵌入式系统的前端对图片进行实时诊断处理，这样能够有效减少由于对图片进行集中处理而导致的服务器处理承载，从而显著地提高系统对图片的诊断处理效率。

本发明提供一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，该图片质量诊断系统包括高清抓拍摄像头、户外设备控制柜和管理后台，该高清抓拍摄像头用于获取关于道路行车状态的图片，该户外设备控制柜用于对该图片进行异常识别处理、并将该异常识别处理的结果反馈至该管理后台，其特征在于：

该户外设备控制柜包括嵌入式控制器和交换机，该嵌入式控制器用于执行该异常识别处理，该交换机用于实现该户外设备控制柜与该高清抓拍摄像头和该管理后台的数据通信；

该嵌入式控制器包括图片调用模块、图片诊断模块、输入输出接口模块、串口模块、GPS定位模块；

该交换机能够从所述高清抓拍摄像头中获取静态或者动态图片数据流，并通过该输入输出接口模块传递至该嵌入式控制器中进行存储，该图片调用模块能够从所述静态或者动态图片数据流中调用目标图片至该图片诊断模块，该图片诊断模块能够对该目标图片实施图片模糊异常识别、图片亮度异常识别、图片偏色异常识别、图片对比度异常识别和补光灯工作异常识别中的至少一者，并且该交换机能够将上述异常识别的结果反馈至该管理后台；

进一步，该输入输出接口模块能够对该图片数据流进行解压处理，以及对该图片数据流进行图片帧提取处理，并且其能够基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或对比度对每帧图片进行标识，该图片调用模块能够基于每帧图片的标识信息定位和调用该目标图片；

进一步，该图片诊断模块还包括清晰度获取子模块、亮度获取子模块、色调获取子模块、对比度获取子模块和补光灯状态监测子模块，以获取该目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，并将该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其对应的基准信息进行预定运算处理，从而实施相应的异常识别操作；

进一步，该GPS定位模块用于获取该高清抓拍摄像头获取该图片数据流对应的地理位置信息，该异常识别的结果与其对应的地理位置信息能够同步反馈至该管理后台；或者，该嵌入式控制器能够基于该地理位置信息控制所述高清抓拍摄像头的工作状态；

进一步，该嵌入式控制器还包括供电模块、备用电池模块、有线传输模块和无线传输模块，该供电模块与该交换机连接以实现对该高清抓拍摄像头供电，该供电模块还能够控制该备用电池模块进行应急供电，该有线传输模块和该无线传输模块均与该交换机连接，以实现该嵌入式控制器和该管理后台之间的有线传输通信或无线传输通信；

本发明还提供一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统的图片质量诊断方法，其特征在于，该图片质量诊断方法包括如下步骤：

步骤(1)，高清抓拍摄像头获取关于道路行车状态的图片，生成和压缩相应的静态或者动态图片数据流并传输至嵌入式控制器，该嵌入式控制器对该图片数据流进行解压处理以获得若干帧图片，该若干帧图片基于其自身携带的标识信息按照预定顺序排列；

步骤(2)，图片调用模块基于一调用函数从该若干帧图片中定位和提取目标图片，并将该目标图片传输至该图片诊断模块中，其中，该调用函数是以该标识信息为变量并得出该目标图片排列信息的函数；

步骤(3)，该图片诊断模块获取关于该目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，并识别该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常，若是，则将异常识别的结果反馈至管理后台，若否，则将图片诊断正常信息反馈至该管理后台；

进一步，在该步骤(1)中，该标识信息是基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或者对比度而生成的，其中，该目标物包括车辆牌照或者车辆内部人员；

进一步，在该步骤(2)中，该调用函数能够根据该高清抓拍摄像头实时的拍摄环境信息进行转换，其中，该拍摄环境信息包括能见度信息、光照信息和道路车流信息中的至少一者；

进一步，在该步骤(3)中，识别该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常是通过将该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其对应的基准信息进行预定运算处理，其中该预定运算处理包括阈值比较处理或者神经网络运算处理；

进一步，在该步骤(3)，该管理后台能够根据所述异常识别的结果，使该嵌入式控制器发送指令以控制该高清抓拍摄像头进行拍摄状态的变更，其中，该拍摄状态包括拍摄角度，拍摄视角范围和拍摄焦距中的至少一者。

相比于现有技术，本发明的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统和图片质量诊断方法通过将图片质量诊断算法移植到嵌入式平台中，并且能够将图片放置在嵌入式平台的前端边缘层中进行快速处理，从而在不需要更换高性能服务器系统的前提下，也能够提高服务器系统对图片的质量诊断处理效率；同时，该图片质量诊断系统和图片质量诊断方法能够随意调用设于前端位置的摄像头所拍摄的任意图片，并且该图片质量诊断处理适用于不同格式的图片文件，这有利于改善图片质量诊断系统和图片质量诊断方法的普适性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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的附图。

图1是本发明提供的一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种基于嵌入式系统的图片质量诊断方法的流程示意图。

具体实施方式

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作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。

参阅图1，为本发明实施例提供的一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统的结构示意图。该基于嵌入式系统的图片质量诊断系统包括高清抓拍摄像头、户外设备控制柜和管理后台。该高清抓拍摄像头、户外设备控制柜和管理后台相互之间能够进行通信连接。

其中，该高清抓拍摄像头用于对道路上车辆行驶的交通状态进行静态图片或者动态图片的获取，优选地，该高清抓拍摄像头可安装在交通指示灯灯杆上方或者其他固定支架上；优选地，该高清抓拍摄像头的数量可为若干个，该若干个高清抓拍摄像头可从不同方位角对同一道路区域进行拍摄，从而获得关于该道路区域不同角度的图片以实现全景交通状态的拍摄；优选地，该高清抓拍摄像头可进行高速拍摄，该高清抓拍摄像头的拍摄频率可根据不同道路区域的行车限制速度进行调整设定，从而避免由于车辆行车速度过快而无法对其进行清晰拍摄；该高清抓拍摄像头可为但不限于能够进行可见光拍摄和/或红外拍摄，当处于环境光线充足的情况下，该高清抓拍摄像头优先执行可见光拍摄，当处于环境光线不充足的情况下，该高清抓拍摄像头优先执行红外拍摄。进一步，该高清抓拍摄像头还可配置有一补光灯和光线传感器，该光线传感器用于检测当前外界环境光的强度，若当前外界环境光的强度大于或等于一强度阈值时，该补光灯并不执行补光操作，若当前外界环境光的强度小于一强度阈值时，该补光灯能够自动执行补光操作。此外，该光线传感器检测到的当前外界环境光强度还可用作该高清抓拍摄像头进行可见光拍摄和红外拍摄切换的依据。该高清抓拍摄像头能够将拍摄到的关于道路行车状态的图片传输至该户外设备控制柜中，以进行后续的图片诊断操作。

该户外设备控制柜包括嵌入式控制器和交换机，其中，该交换机用于实现该高清抓拍摄像头、该嵌入式控制器与该管理后台三者之间的数据通信，该交换机可为但不限于采用单工通信或者双工通信方式进行数据传输，该嵌入式控制器用于对该高清抓拍摄像头拍摄的道路行车状态图片进行异常识别处理，并能够将该异常识别处理的结果通过该交换机传输至该管理后台中。

该嵌入式控制器包括图片调用模块、图片诊断模块、输入输出接口模块、串口模块、备用电池模块、有线传输模块、无线传输模块、GPS定位模块和供电模块。其中，该图片调用模块用于从该高清抓拍摄像头拍摄的静态图片或者动态图片数据流中确定相应的目标图片，并将该目标图片传输至该图片诊断模块中，优选地，该图片调用模块可基于一时钟信号来定时从该静态图片或者动态图片数据流中提取相应的图片数据作为该目标图片。该输入输出接口模块用于与该交换机进行数据通信，并能够对图片数据进行解压处理，这样能够最大限度地避免图片数据在传输过程中发生失真，并且该输入输出接口模块还能够对图片数据进行图片帧提取处理，进一步，该输入输出接口模块还能够基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或对比度对每帧图片进行标识，该图片调用模块根据每帧图片的标识信息定位和调用相应的图片作为该目标图片。

该图片诊断模块用于对该目标图片实施图片模糊异常识别、图片亮度异常识别、图片偏色异常识别、图片对比度异常识别和补光灯工作异常识别等处理中的至少一者，并生成相应的异常识别处理结果，随后该交换机能够将该异常识别处理结果反馈至该管理后台中。为了实施上述若干中异常识别处理，相应地，该图片诊断模块包括清晰度获取子模块、亮度获取子模块、色调获取子模块、对比度获取子模块和补光灯状态监测子模块，上述子模块用于分别获取该目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，随后该图片诊断模块的运算子模块将该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其各自对应的基准信息进行特定算法处理，从而实现该异常识别处理。

该GPS定位模块用于获取该高清抓拍摄像头获取的图片数据流对应的地理位置信息。优选地，该嵌入式控制器还能根据该地理位置信息控制该高清抓拍摄像头的工作状态，该工作状态可为但不限于是该高清抓拍摄像头的拍摄角度、拍摄视角范围和拍摄焦距中的至少一者。该供电模块能够对该高清抓拍摄像头进行供电；该供电模块还能够控制该备用电池模块在市电供电中断的情况下对该图片质量诊断系统进行应急供电。该有线传输模块和无线传输模块均与该交换机连接，以实现该嵌入式控制器和该管理后台之间的有线传输通信或者无线传输通信。

参阅图2，为本发明实施例提供的一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统的图片质量诊断方法的流程示意图。其中，该图片质量诊断方法优选是基于图1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统来实现的。该图片质量诊断方法包括如下步骤：

步骤(1)，高清抓拍摄像头获取关于道路行车状态的图片，生成和压缩相应的静态或者动态图片数据流并传输至嵌入式控制器，该嵌入式控制器对该图片数据流进行解压处理以获得若干帧图片，该若干帧图片基于其自身携带的标识信息按照预定顺序排列。

其中，将每帧图片进行标识信息的提取和展示有助于根据不同图片诊断需求来定位不同的目标图片。优选地，该标识信息是基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或者对比度而生成的，其中，该目标物包括车辆牌照或者车辆内部人员。将标识信息设定为基于每帧图片各自的获取时间轴点能够使得该图片质量诊断方法能够以时间量为目标图片的定位要素，这能够满足常规的图片处理需求；同时，将标识信息设定为根据每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或者对比度而生成，使得在图片质量诊断过程中能够以特定的目标物为基准实现目标图片的寻址，这是由于在后续图片处理过程中通常是对图片中的某一对象进行图片分析处理，以求获得该对象上包含的信息，而上述以对象物为基准的标识信息确定方式使得在前置步骤中就能够筛选出初步合格的图片并进行质量诊断，从而降低了后续图片处理过程的复杂性。

步骤(2)，图片调用模块基于一调用函数从该若干帧图片中定位和提取目标图片，并将该目标图片传输至该图片诊断模块中，其中，该调用函数是以该标识信息为变量并得出该目标图片排列信息的函数。

进一步，该调用函数能够根据所述高清抓拍摄像头实时的拍摄环境信息进行转换，其中，该拍摄环境信息包括能见度信息、光照信息和道路车流信息中的至少一者。由于该高清抓拍摄像头采集的图片数量巨大并且每帧图片的数据量也是非常多，为了降低图片调用模块在调用图片过程中的运算量，该图片调用模块可根据实际需求设定一调用函数，而将该调用函数设成可根据拍摄区域的能见度信息、光照信息和道路车流信息中的至少一者进行转换，这样能够将拍摄的图片按照实际环境因素进行区分，从而提高图片调用模块的工作智能性。

步骤(3)，该图片诊断模块获取关于该目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，并识别该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常，若是，则将异常识别的结果反馈至管理后台，若否，则将图片诊断正常信息反馈至该管理后台。

进一步，识别该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常是通过将该清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其对应的基准信息进行预定运算处理，其中该预定运算处理包括阈值比较处理或者神经网络运算处理。本领域的技术人员可根据实际需要来选择该预定运算处理的类型，从而提高对不同图片进行质量诊断的效率和准确性。

此外，该管理后台能够根据该异常识别的结果，使该嵌入式控制器发送指令以控制该高清抓拍摄像头进行拍摄状态的变更；其中，该拍摄状态包括拍摄角度，拍摄视角范围和拍摄焦距中的至少一者。通过调整该高清抓拍摄像头的拍摄状态能够有效地提高该高清抓拍摄像头获取同一地点不同方位清晰图片的便捷性，从而增大该高清抓拍摄像头拍摄图片的有效概率。

从上述实施例可以看出，该基于嵌入式系统的图片质量诊断系统和图片质量诊断方法通过将图片质量诊断算法移植到嵌入式平台中，并且能够将图片放置在嵌入式平台的前端边缘层中进行快速处理，从而在不需要更换高性能服务器系统的前提下，也能够提高服务器系统对图片的质量诊断处理效率。

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)

1.一种基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，所述图片质量诊断系统包括高清抓拍摄像头、户外设备控制柜和管理后台，所述高清抓拍摄像头用于获取关于道路行车状态的图片，所述户外设备控制柜用于对所述图片进行异常识别处理、并将所述异常识别处理的结果反馈至所述管理后台，其特征在于：

所述户外设备控制柜包括嵌入式控制器和交换机，所述嵌入式控制器用于执行所述异常识别处理，所述交换机用于实现所述户外设备控制柜与所述高清抓拍摄像头和所述管理后台的数据通信；

所述嵌入式控制器包括图片调用模块、图片诊断模块、输入输出接口模块、串口模块、GPS定位模块；

所述交换机能够从所述高清抓拍摄像头中获取静态或者动态图片数据流，并通过所述输入输出接口模块传递至所述嵌入式控制器中进行存储，所述图片调用模块能够从所述静态或者动态图片数据流中调用目标图片至所述图片诊断模块，所述图片诊断模块能够对所述目标图片实施图片模糊异常识别、图片亮度异常识别、图片偏色异常识别、图片对比度异常识别和补光灯工作异常识别中的至少一者，并且所述交换机能够将上述异常识别的结果反馈至所述管理后台。

2.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，其特征在于：所述输入输出接口模块能够对所述图片数据流进行解压处理，以及对所述图片数据流进行图片帧提取处理，并且其能够基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或对比度对每帧图片进行标识，所述图片调用模块能够基于每帧图片的标识信息定位和调用所述目标图片。

3.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，其特征在于：所述图片诊断模块还包括清晰度获取子模块、亮度获取子模块、色调获取子模块、对比度获取子模块和补光灯状态监测子模块，以获取所述目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，并将所述清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其对应的基准信息进行预定运算处理，从而实施相应的异常识别操作。

4.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，其特征在于：所述GPS定位模块用于获取所述高清抓拍摄像头获取所述图片数据流对应的地理位置信息，所述异常识别的结果与其对应的地理位置信息能够同步反馈至所述管理后台；或者，所述嵌入式控制器能够基于所述地理位置信息控制所述高清抓拍摄像头的工作状态。

5.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统，其特征在于：所述嵌入式控制器还包括供电模块、备用电池模块、有线传输模块和无线传输模块，所述供电模块与所述交换机连接以实现对所述高清抓拍摄像头供电，所述供电模块还能够控制所述备用电池模块进行应急供电，所述有线传输模块和所述无线传输模块均与所述交换机连接，以实现所述嵌入式控制器和所述管理后台之间的有线传输通信或无线传输通信。

6.一种使用如权利要求1所述的基于嵌入式系统的图片质量诊断系统的图片质量诊断方法，其特征在于，所述图片质量诊断方法包括如下步骤：

步骤(1)，高清抓拍摄像头获取关于道路行车状态的图片，生成和压缩相应的静态或者动态图片数据流并传输至嵌入式控制器，所述嵌入式控制器对所述图片数据流进行解压处理以获得若干帧图片，所述若干帧图片基于其自身携带的标识信息按照预定顺序排列；

步骤(2)，图片调用模块基于一调用函数从所述若干帧图片中定位和提取目标图片，并将所述目标图片传输至所述图片诊断模块中，其中，所述调用函数是以所述标识信息为变量并得出所述目标图片排列信息的函数；

步骤(3)，所述图片诊断模块获取关于所述目标图片的清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息，并识别所述清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常，若是，则将异常识别的结果反馈至管理后台，若否，则将图片诊断正常信息反馈至所述管理后台。

7.如权利要求6所述的图片质量诊断方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述标识信息是基于每帧图片各自的获取时间轴点、或者每帧图片中目标物与周围环境物相互之间的构图比例或者对比度而生成的，其中，所述目标物包括车辆牌照或者车辆内部人员。

8.如权利要求6所述的图片质量诊断方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述调用函数能够根据所述高清抓拍摄像头实时的拍摄环境信息进行转换，其中，所述拍摄环境信息包括能见度信息、光照信息和道路车流信息中的至少一者。

9.如权利要求6所述的图片质量诊断方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，识别所述清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息或者补光灯工作状态信息是否存在异常是通过将所述清晰度信息、亮度分布信息、色调分布信息、对比度信息和补光灯工作状态信息分别与其对应的基准信息进行预定运算处理，其中所述预定运算处理包括阈值比较处理或者神经网络运算处理。

10.如权利要求6所述的图片质量诊断方法，其特征在于：在所述步骤(3)，所述管理后台能够根据所述异常识别的结果，使所述嵌入式控制器发送指令以控制所述高清抓拍摄像头进行拍摄状态的变更，其中，所述拍摄状态包括拍摄角度，拍摄视角范围和拍摄焦距中的至少一者。