CN109996007A - 一种消除图像闪烁的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除图像闪烁的装置，用以解决现有技术消除摄像头图像的flicker现象的操作存在较大误差的问题。

Description

一种消除图像闪烁的装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种消除摄像头图像闪烁的方 法、装置及一种摄像头。

背景技术

随着摄像头在社会生活和家庭娱乐等领域的广泛应用，摄像头涉及的技术 也经历着日新月异的发展。摄像头一般采用行曝光的方式，即不同行的图像是 在不同的时刻曝光采集得到的。日常使用的灯多是采用幅度周期变化的交流电 供电，所产生的亮度功率也是周期波动变化的。因此，当行曝光时间不是灯光 功率周期的整数倍时，便会由于不同行接收到的光能不同，发生不同行亮度的 明暗变化，从而在图像中形成明暗条纹，这种现象称为闪烁(flicker)现象。

在实际中，为了消除flicker现象，设定摄像头的曝光时间为供电电压功率 的周期的整数倍即可。例如，供电频率是50Hz，电压功率的周期就是1/100， 则设定曝光时间是1/100的整数倍即可；供电频率是60Hz，电压功率的周期就 是1/120，则设定曝光时间是1/120的整数倍即可。但是，不同国家和地区的供 电频率是不同地，有的国家的供电频率是60Hz，而有的国家的供电频率是 50Hz，所以，无法设定一个固定的曝光时间，使得摄像头在所有国家和地区使 用时都不会产生flicker现象。

现有的很多摄像头产品多采用用户手工调整曝光时间的方式消除flicker 现象，采用这样的方式，用户需要知道图像产生flicker的原因是曝光时间的问 题，才会手工调整摄像头的曝光时间，因此，给用户使用摄像头的操作带来不 便，并且摄像头产品的竞争力较低。

现有的消除flicker的方法中，假定供电频率来判断是否存在flicker现象， 从而通过调整摄像头的曝光时间消除flicker现象，例如：首先设定曝光时间为 1/100的整数倍或者1/120的整数倍，然后，判定图像中是否存在flicker现象， 如果不存在，则证明当前的曝光时间是电压功率的整数倍，保持当前的曝光时 间不变，如果存在flicker现象，则认为当前的曝光时间不是电压功率的整数倍， 则调整曝光时间为另外一个值，如果假定供电频率是50Hz，则调整曝光时间 为1/120的整数倍，如果假定供电频率是60Hz，则调整曝光时间为1/100的整 数倍。

而现有的判定图像中是否存在flicker的方法是采用基于帧差的方法，在当 前设定的曝光时间的情况下，取当前连续两帧图像的对应行的象素差，然后根 据这些差值的特性，判定当前帧图像是否存在flicker现象。这种基于帧差的方 法在摄像头静止的情况下可以取得较好的效果，但是，当摄像头运动时，由于 获得的差值是图像变化和光能变化引起的亮度变化的叠加，而且，图像的变化 强度要远远大于光能的变化，因此，采用这种基于帧差的方法必然会产生较大 误差，准确度低。

综上所述，现有技术消除摄像头图像的flicker现象的操作存在较大误差。

发明内容

本发明提供一种消除图像闪烁的装置，用以解 决现有技术消除摄像头图像的flicker现象的操作存在较大误差的问题。

本发明提供的一种消除图像闪烁的装置，包括：

灰度均值单元，用于根据预先设定的摄像头采集的每帧图像的采样行，将 所述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段，并计算 每段图像的灰度均值；

灰度差值单元，用于将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值 和前一帧图像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差，获得当前帧图像的 每一采样行对应的所述若干个差值，并将该差值中出现频率最高的差值作为该 采样行对应的灰度差值；

调整曝光时间单元，用于根据所述当前帧图像采样行对应的灰度差值，调 整所述摄像头的曝光时间。

所述调整曝光时间单元包括：

自相关系数向量单元，用于根据所述当前帧图像每一采样行对应的灰度差 值组成的向量，计算该向量的自相关系数向量，得到与当前帧图像对应的自相 关系数向量；

确定周期性单元，用于确定所述当前帧图像对应的自相关系数向量的周期 性；

调整单元，用于当连续两帧以上图像中有一定帧数的图像对应的自相关系 数向量存在周期性时，调整所述摄像头的曝光时间。

所述确定周期性单元包括：

第一方差单元，用于计算所述自相关系数向量对应的曲线的相邻波峰或波 谷的位置值的差值，并计算该差值组成的向量的第一方差；

判定单元，用于当所述波峰或波谷的数目处于预先设定的范围内，并且， 所述第一方差小于预先设定的第一阈值时，则确定所述自相关系数向量存在周 期性。

所述确定周期性单元还包括：

第二方差单元，用于计算所述自相关系数向量对应的曲线的相邻波峰值或 波谷值的差值，并计算该差值组成的向量的第二方差；

则，所述判定单元，用于当所述波峰或波谷的数目处于预先设定的范围内， 并且，所述第一方差小于预先设定的第一阈值，以及所述第二方差小于预先设 定的第二阈值时，确定所述自相关系数向量存在周期性。

所述调整单元包括：

第三方差单元，用于当连续两帧以上图像中有一定帧数的图像对应的自相 关系数向量存在周期性时，根据所述一定帧数的图像对应的自相关系数向量的 周期，计算所述周期组成的向量的第三方差；

处理单元，用于当所述第三方差小于预先设定的第三阈值，并且，所述一 定帧数大于预先设定的帧数门限值时，调整所述摄像头的曝光时间。

本发明通过预先设定摄像头采集的每帧图像的采样行，将所述摄像头采集 的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段，并计算每段图像的灰度 均值；将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同 一采样行的同一段图像的灰度均值作差，获得当前帧图像的每一采样行对应的 所述若干个差值，并将该差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度 差值；根据所述当前帧图像采样行对应的灰度差值，调整所述摄像头的曝光时 间的技术方案，能够更准确地判定出当前从摄像头采集的图像是否存在flicker 现象，进而通过调整设想头的曝光频率消除所述flicker现象，避免了现有技术 判断从摄像头采集的图像是否存在flicker现象的操作不准确而导致调整摄像 头曝光时间的错误操作，大大降低了调整摄像头曝光时间的操作误差。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种消除图像闪烁的装置，用 于消除摄像头采集的图像中存在的flicker现象，本发明预先设定摄像头采集的 每帧图像的采样行，将所述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样 行分为若干段，并计算每段图像的灰度均值，将所述当前帧图像每一采样行的 每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作 差，获得当前帧图像的每一采样行对应的所述若干个差值，并将该差值中出现 频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值，其中所述出现频率最高的差值 认为是由flicker引起的，所以根据所述当前帧图像采样行对应的灰度差值，调 整所述摄像头的曝光时间，通过该技术方案能够更准确地判定出当前从摄像头 采集的图像是否存在flicker现象，从而大大降低了调整所述摄像头的曝光时间 的操作误差。

现有技术也是根据当前帧图像每一采样行对应的灰度差值，调整摄像头的 曝光时间，但是，与本发明不同的是，现有技术得到的当前帧图像每一采样行 对应的灰度差值仅仅是当前帧图像和前一帧图像的对应行的平均灰度的差值， 该灰度差值中还包括了由图像本身的亮度变化引起的灰度差值，因此，在摄像 头移动，或者图像本身发生很大变化时，依照现有技术调整曝光时间的操作会 存在很大误差；

另外，现有技术根据当前帧图像每一采样行对应的灰度差值，将各差值组 成向量，并判断该向量是否存在周期性，如果存在周期性，则调整摄像头的曝 光时间，但是，现有技术没有根据所述向量的自相关系数向量的周期性来调整 摄像头的曝光时间，而所述向量的自相关系数向量可以更好的体现出所述向量 的周期性；

那么，采用本发明提供的技术方案，所述自相关系数向量单元131，用于 根据所述当前帧图像每一采样行对应的灰度差值组成的向量，计算该向量的自 相关系数向量，得到与当前帧图像对应的自相关系数向量；

对于一帧图像的所有采样行，获得由N个灰度值之差组成的差值向量pN，本发明方法实施例包括步骤：

根据预先设定的摄像头采集的每帧图像的采样行，将所述摄像头采 集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段，并计算每段图像的灰 度均值；

将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像 的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差，获得当前帧图像的每一采样行对 应的所述若干个差值，并将该差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的 灰度差值；

根据所述当前帧图像采样行对应的灰度差值，调整所述摄像头的曝 光时间。

本发明实施例求取的是flicker引起的相邻图像亮度变化，抛弃图像变化引 起的图像亮度变化，更好的反应了图像中flicker引起的图像特性；而传统方法 一般采用简单均值的方法求取相邻帧图像的亮度差值，无法克服图像变化的影 响，当摄像头运动时，按照现有方法判断图像是否存在flicker，会产生错误， 而本发明方法即使在摄像头发生运动的情况下依然有很准确的判断效果；

本发明抛弃了现有技术直接对得到的差值向量进行周期性判定的方法，而 是采用更能反应信号周期性的自相关系数来判定差值信号是否具有flicker引 起的周期性亮度变化，因此，判定结果更加准确。

本发明综合连续多帧图像中是否存在亮度变化的周期性进行判断，比现有 技术只采用一帧图像进行判定的方法更加准确，具有更强的抗干扰能力。

综上，采用本发明方案，确定一帧图像的采样行，并对所述确定的所有采 样行，求取flicker引起的当前帧图像和前一帧图像对应采样行的灰度差值组成 的向量的自相关系数向量，将所述自相关系数向量的周期特性作为特征，综合 连续若干帧的自相关系数向量的周期特性，判断当前图像序列是否存在flicker。 通过本发明方案能够自动根据从摄像头输入的图像，判定该图像是否存在 flicker引起的条纹，从而通过改变摄像头的曝光时间，来改变摄像头采样间隔， 消除明暗条带，本发明方案尤其适用于处理摄像头拍摄的图像发生剧烈变化， 或者图像中存在复杂纹理的情况。

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 (5)

1.一种消除图像闪烁的装置，其特征在于，该装置包括：

灰度均值单元，用于根据预先设定的摄像头采集的每帧图像的采样行，将所述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段，并计算每段图像的灰度均值；

灰度差值单元，用于将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差，获得当前帧图像的每一采样行对应的所述若干个差值，并将该差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值；

调整曝光时间单元，用于根据所述当前帧图像采样行对应的灰度差值，调整所述摄像头的曝光时间。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调整曝光时间单元包括：

自相关系数向量单元，用于根据所述当前帧图像每一采样行对应的灰度差值组成的向量，计算该向量的自相关系数向量，得到与当前帧图像对应的自相关系数向量；

确定周期性单元，用于确定所述当前帧图像对应的自相关系数向量的周期性；

调整单元，用于当连续两帧以上图像中有一定帧数的图像对应的自相关系数向量存在周期性时，调整所述摄像头的曝光时间。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定周期性单元包括：

第一方差单元，用于计算所述自相关系数向量对应的曲线的相邻波峰或波谷的位置值的差值，并计算该差值组成的向量的第一方差；

判定单元，用于当所述波峰或波谷的数目处于预先设定的范围内，并且，所述第一方差小于预先设定的第一阈值时，则确定所述自相关系数向量存在周期性。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述确定周期性单元还包括：

第二方差单元，用于计算所述自相关系数向量对应的曲线的相邻波峰值或波谷值的差值，并计算该差值组成的向量的第二方差；

则，所述判定单元，用于当所述波峰或波谷的数目处于预先设定的范围内，并且，所述第一方差小于预先设定的第一阈值，以及所述第二方差小于预先设定的第二阈值时，确定所述自相关系数向量存在周期性。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括：

第三方差单元，用于当连续两帧以上图像中有一定帧数的图像对应的自相关系数向量存在周期性时，根据所述一定帧数的图像对应的自相关系数向量的周期，计算所述周期组成的向量的第三方差；

处理单元，用于当所述第三方差小于预先设定的第三阈值，并且，所述一定帧数大于预先设定的帧数门限值时，调整所述摄像头的曝光时间。