CN110166648A - 一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法及装置。该方法包括：调整补光光源的位置使补光光源位于第一相机镜头的入射光轴上；控制第一相机和第二相机同步拍摄；计算第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差，并基于偏差求得第三图像：获取第三图像中亮斑所在位置坐标，在第一相机输出图像的亮斑所在位置坐标处进行标记并输出该图像。采用补光光源与第一相机同轴的同轴光学结构，比传统旁轴光源更均匀的照明，提高视觉的准确性和重现性；用灰度平均值偏差去除两幅图像的本底噪声，且通过比例和对数运算获得的第三图像，增强了亮斑与周围像素点的对比度，提高了检测准确率；输出图像带有标记便于快速锁定目标。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测领域，特别是涉及一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法及装置。
背景技术
近些年来，随着摄像机技术的发展，相机也在往小型化和微型化的方向发展，市场上诞生了各种各样的针孔摄像机和针孔探头，随之也引发出了非常多的社会问题，由于一些不良用心者使用针孔相机安装于公共场合或宾馆等地方，通过探头拍摄他人的隐私并在网上传播此类视频，导致一些受害者自杀或心理受到创伤。但在目前的技术手段下，针对各种不同环境中隐蔽的针孔摄像机，没有比较有效的方法将隐蔽的针孔相机进行探测和排除。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法及装置。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法，包括：
调节第一相机成像参数和/或位置使第一相机可面向可疑区域拍摄，调节第二相机成像参数和/或位置使第二相机的拍摄区域与第一相机的拍摄区域交叠；所述可疑区域为可能隐藏有摄像头的区域；
调整补光光源的位置使补光光源位于第一相机镜头的入射光轴上朝向可疑区域发射光线；
控制第一相机和第二相机同步拍摄，接收第一相机输出图像和第二相机输出图像并进行如下操作：
步骤A，提取第一相机输出图像的灰度图像，记为第一灰度图像；提取第二相机输出图像的灰度图像，记为第二灰度图像；
计算第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差；
步骤B，根据如下公式求得第三图像：
其中，I(x,y)为第三图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I1(x,y)为第一灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I2(x,y)为第二灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，α为第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差，x∈[1,M],y∈[1,N],M为第三图像的最大行坐标，N为第三图像的最大列坐标；
步骤C，判断第三图像中是否存在亮斑，若存在亮斑，获取亮斑所在位置坐标，在第一相机输出图像的所述亮斑所在位置坐标处进行标记，将标记后的图像作为输出图像，若不存在亮斑，将第一相机输出图像作为输出图像；
步骤D，通过终端或显示单元对输出图像进行显示，当输出图像中存在标记时，认为可疑区域隐藏有摄像头，且隐藏摄像头位于所述标记处，当输出图像中不存在标记时，认为可疑区域没有隐藏摄像头。
上述技术方案的有益效果为：该方法的原理是利用隐藏摄像头镜头的猫眼效应，即入射到隐藏摄像头镜头的光线的反射光线会原路返回且发散角较小的特点；为避免第一相机和第二相机同时接收到隐藏摄像头的反射光线，或者第一相机与补光光源距离较远接收不到隐藏摄像头的反射光线，进而造成测量误差，本发明采用补光光源与第一相机同轴的同轴光学结构，可提供比传统旁轴光源更均匀的照明，提高视觉的准确性和重现性；在图像处理中本方法突破视频流前后帧计算法所带来的抖动引入误判，采用两个相机同步采集图像，本方法使用灰度平均值偏差去除两幅图像的本底噪声，且通过求比和对数运算获得的第三图像中亮斑与周围像素点的对比更加明显，提高了检测准确率；此外，本发明将第一相机输出图像作为最终图像并且上面对隐藏摄像头进行了标记，便于用户快速锁定隐藏摄像头位置。通过终端或显示器实时观察输出图像，将探测范围内隐蔽相机直观的成像在屏幕画面上。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种基于本发明所述的摄像头探测锁定方法进行摄像头探测锁定的装置，包括可移动的第一相机支撑机构和第二相机支撑机构，对疑似设置有隐藏摄像头区域进行拍摄的第一相机，设置于所述第一相机的镜头入射光轴上的补光光源，拍摄区域与第一相机拍摄区域交叠的第二相机，以及处理器；
所述处理器接收第一相机和第二相机的输出图像进行处理并输出便于观察是否存在隐藏摄像头的图像；
所述处理器的同步控制端分别与第一相机和第二相机的拍摄触发端连接，控制第一相机和第二相机同步拍摄；
还包括无线传输单元和终端，所述无线传输单元的图像输入端与处理器的图像输出端有线连接，无线传输单元的图像输出端与终端的无线接收端无线通信连接；
和/或还包括显示单元，所述显示单元的输入端与处理器的图像输出端有线连接。
上述技术方案的有益效果为：本系统除了具有本发明所述的摄像头探测锁定方法的有益效果外，还具有采用补光光源与第一相机同轴的同轴光学结构，可提供比传统旁轴光源更均匀的照明，提高视觉的准确性和重现性的有益效果；以及在终端和显示单元可直观的观察到输出图像，比较直观和快速定位实际隐藏摄像头点的有益效果；还有通过可移动的第一相机支撑机构和第二相机支撑机构，使得该装置可移动测量的有益效果。
在本发明的一种优选实施方式中，在所述处理器的同步控制端与第一相机和第二相机的拍摄触发端之间设置有缓冲器。
上述技术方案的有益效果为：确保同步信号稳定可靠，实现高速运行的处理器与执行速度较慢的第一相机和第二相机的速度匹配，增强本装置的可靠性。
在本发明的一种优选实施方式中，所述补光光源为LED宽带光源。
上述技术方案的有益效果为：可对各种不同的摄像头进行探测和锁定，如有阻隔红外的滤光片的摄像头，会导致单色红外激光补光无法探测到目标，但本装置采用宽带光源，光源的波长范围较宽，当摄像头存在滤光片时，还可以有部分波长的光线透过滤光片达到摄像头镜头进而实现目标探测和锁定。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括支撑所述补光光源的可移动的光源支撑机构。
上述技术方案的有益效果为：使补光光源可移动，便于调节位置。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一相机支撑机构和第二相机支撑机构为一体设置；
所述第一相机支撑机构、第二相机支撑机构和光源支撑机构为一体设置。
上述技术方案的有益效果为：节省空间和成本。
在本发明的一种优选实施方式中，所述第一相机为彩色相机。
上述技术方案的有益效果为：使装置输出显示的图像为彩色图像，用户更容易快速与实景对应，快速锁定出隐藏摄像头的隐藏位置。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中装置的实施布局示意图；
图2是本发明一具体实施方式中第一图像示意图；
图3是本发明一具体实施方式中第二图像示意图；
图4是本发明一具体实施方式中第三图像示意图；
图5是本发明一具体实施方式中输出图像示意图；
图6是本发明一具体实施方式中第一相机支撑机构和光源支撑机构的结构示意图；
图7是本发明一具体实施方式中第二相机支撑机构的结构示意图；
图8是本发明一具体实施方式中相机同步控制原理图。
附图标记：
1终端；2处理器；3第一相机；4第一相机支撑机构；41第一旋转台；42第一升降台；43第一平台；44第一支杆；45第一滚轮；5补光光源；6第二相机；7第二相机支撑机构；71第二旋转台；72第二升降台；73第二平台；74第二支杆；75第二滚轮；8隐藏摄像头；9干扰物；10第一相机接收隐藏摄像头的反射光斑；11第一相机接收干扰物的反射光斑；12第二相机接收干扰物的反射光斑；13光源支撑机构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法，在一种优选实施方式中，该方法包括：
调节第一相机3成像参数和/或位置使第一相机3可面向可疑区域拍摄，调节第二相机6成像参数和/或位置使第二相机6的拍摄区域与第一相机3的拍摄区域交叠；可疑区域为可能隐藏有摄像头的区域；
调整补光光源5的位置使补光光源5位于第一相机3镜头的入射光轴上朝向可疑区域发射光线；
控制第一相机3和第二相机6同步拍摄，接收第一相机3输出图像和第二相机6输出图像并进行如下操作：
步骤A，提取第一相机3输出图像的灰度图像，记为第一灰度图像；提取第二相机6输出图像的灰度图像，记为第二灰度图像；
计算第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差；
步骤B，根据如下公式求得第三图像：
其中，I(x,y)为第三图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I1(x,y)为第一灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I2(x,y)为第二灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，α为第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差，x∈[1,M],y∈[1,N],M为第三图像的最大行坐标，N为第三图像的最大列坐标；
步骤C，判断第三图像中是否存在亮斑，若存在亮斑，获取亮斑所在位置坐标，在第一相机3输出图像的亮斑所在位置坐标处进行标记，将标记后的图像作为输出图像，若不存在亮斑，将第一相机3输出图像作为输出图像；
步骤D，通过终端1或显示单元对输出图像进行显示，当输出图像中存在标记时，认为可疑区域隐藏有摄像头，且隐藏摄像头8位于所述标记处，当输出图像中不存在标记时，认为可疑区域没有隐藏摄像头8。
在本实施方式中，第一相机3成像参数和第二相机6成像参数优选但不限于为焦距、光圈大小等。第二相机6的拍摄区域与第一相机3的拍摄区域交叠，可以为全部或部分重叠。为使第二相机6的拍摄区域与第一相机3的拍摄区域交叠，优选的，第一相机3和第二相机6并列且相距较近的朝向可疑区域进行拍摄。
在本实施方式中，提取第一相机3输出图像的灰度图像，记为第一灰度图像，第一灰度图像如图2所示；提取第二相机6输出图像的灰度图像，记为第二灰度图像，第二灰度图像如图3所示；优选的，第一灰度图像为提取了第一相机3输出图像中无亮斑的部分进行灰度处理后获得的，第二灰度图像为提取了第二相机6输出图像中无亮斑的部分进行灰度处理后获得的。
在本实施方式中，按照公式逐个求得第三图像中所有像素点的灰度图，第三图像的示意图如图4所示。
在本实施方式中，判断第三图像中是否存在亮斑的方法优选但不限于采用阈值比较法，设定一个灰度阈值，逐个对第三图像中像素点的灰度值与灰度阈值进行比较，当像素点的灰度值大于等于灰度阈值时认为该像素点为一个亮斑像素点，保存这些亮斑像素点位置坐标；当像素点的灰度值小于灰度阈值时认为该像素点不是亮斑像素点，这样就完成了亮斑判断。
在本实施方式中，在第一相机3输出图像的亮斑所在位置坐标处进行标记的方法优选但不限于为将所有亮斑像素点位置坐标对应像素点的颜色变为绿色或红色或黑色等便于识别的颜色；或者为求取光斑中亮斑像素点的平均位置坐标，以该平均位置坐标为中心绘制提示框，如图5所示，提示框为圆形，实现隐藏摄像头8的识别与锁定功能。
进一步的，根据亮斑像素点位置坐标的连续性将亮斑像素点分为至少一个光斑，每个光斑里面的亮斑像素点的位置坐标是连续的。
本发明还提供了一种摄像头探测锁定装置，在一种优选实施方式中，该装置的布局示意图如图1所示，其包括可移动的第一相机支撑机构4和第二相机支撑机构7，对疑似设置有隐藏摄像头8区域进行拍摄的第一相机3，设置于第一相机3的镜头入射光轴上的补光光源5，拍摄区域与第一相机3拍摄区域交叠的第二相机6以及处理器2；
处理器2接收第一相机3和第二相机6的输出图像进行处理并输出便于观察是否存在隐藏摄像头8的图像；
处理器2的同步控制端分别与第一相机3和第二相机6的拍摄触发端连接，控制第一相机3和第二相机6同步拍摄；
还包括无线传输单元和终端1，无线传输单元的图像输入端与处理器2的图像输出端有线连接，无线传输单元的图像输出端与终端1的无线接收端无线通信连接；
和/或还包括显示单元，显示单元的输入端与处理器2的图像输出端有线连接。
在本实施方式中，该装置工作时，补光光源5常亮状态对可疑区域进行补光，第一相机3和第二相机6对相同区域进行成像，第一相机3和第二相机6会在使用前会进行调试标定，使第一相机3和第二相机6输出的图像位置信息一一对应，可疑区域内可能存在隐藏摄像头8和/或具有镜面反射属性的干扰物9，此时，第一相机3拍摄到的图像中会有摄像头隐藏摄像头8和/或干扰物9反射的亮斑，如图2所示，第一图像中存在第一相机3接收隐藏摄像头8的反射光斑10，第一相机3接收干扰物9的反射光斑11。第二相机6拍摄到的图像中只会有第二相机6接收干扰物9的反射光斑12，隐藏摄像头8无反射亮斑。
在本实施方式中，补光光源5可为激光光源、白炽灯或LED光源，优选的，补光光源5为LED宽带光源，包含400-1000nm波段，可对各种不同的摄像头进行探测，如有阻隔红外的(740-1000nm)滤光片的摄像头，该滤光片会导致以单色红外激光作为补光光源5的装置无法探测到隐藏摄像头8，但本装置采用LED宽带光源可以在有滤光片的情况下依然实现对隐藏摄像头8的探测，优选但不限于选择型号为GY-53BU02R351CIC的LED宽带光源。
在本实施方式中，终端1优选但不限于为智能手机，平板等。无线传输单元优选但不限于为现有的蓝牙和WIFI等通信模块。蓝牙模块优选但不限于选择nRF52832，为金瓯低功耗蓝牙Mesh模块采用了Nordic公司的单模BLE方案，支持Bluetooth 5.0协议，其可通过UART串口与处理器2的UART串口连接通信。WIFI模块优选但不限于选择KB3077wifi模块，是金博通科技新推出的嵌入式UART-WiFi(串口-无线网)模块，内置TCP/IP协议栈，可通过UART串口与处理器2的UART串口连接通信。
在本实施方式中，第一相机3和/或第二相机6可黑白相机或彩色相机，优选的，第一相机3和/或第二相机6选择型号为F22的彩色相机，其可输出1080p及以上分辨率的高清彩色图像，第一相机3的拍摄触发端和第二相机6的拍摄触发端可分别为各相机的Trig端子。
在本实施方式中，同步控制单元为控制第一相机3和第二相机6同步拍摄照片，可采用现有技术中公开号为CN201145766Y的中国专利中公开的技术方案。同步控制单元也可采用现有技术中公开号为CN207677839U的中国专利一种用于隧道图像采集的多相机同步触发的系统中公开的技术方案。
在本实施方式中，如图8所示为本装置的相机同步控制原理图，处理器2优选但不限选择51单片机或ARM或DSP等嵌入式芯片及其外围电路，优选的，处理器2选择型号为Hi3516的海思芯片，可选择该芯片的任一GPIO管脚作为同步控制端，如选择Hi3516的GPIO35管脚。
在一种优选实施方式中，如图8所示，在处理器2的同步控制端与第一相机3和第二相机6的拍摄触发端之间设置有缓冲器，缓冲器优选但不限于选择型号为74LVC244的缓冲芯片及其外围电路，具体电路结构可参见芯片手册，在此不再赘述。
在一种优选实施方式中，还包括支撑补光光源5的可移动的光源支撑机构13。
在本实施方式中，第一相机支撑机构4、第二相机支撑机构7和光源支撑机构13三者中任意两者或三者可一体设置，如第一相机支撑机构4和第二相机支撑机构7为一体设置；或者第一相机支撑机构4、第二相机支撑机构7和光源支撑机构13为一体设置；或者如图6所示第一相机支撑机构4和光源支撑机构13为一体设置。
在本实施方式中，如图6所示，第一相机支撑机构4从上到下包括带动第一相机3水平旋转不同角度的第一旋转台41，带动第一相机3和第一旋转台41上下移动的第一升降台42，提供安装位置和支撑作用的第一平台43，设置与第一平台43下方支撑第一平台43的两根或四根第一支杆44，设置于每个第一支杆44底部用于带动第一相机支撑机构4移动的第一滚轮45。优选的，将补光光源5直接放置在第一平台43，也可以将第二相机6放置在第一平台43上，这样能够节省空间和成本，此时光源支撑机构13为固定高度的支撑杆或者可上下移动的升降台。
在本实施方式中，如图7所示，第二相机支撑机构7从上到下包括带动第二相机6水平旋转不同角度的第二旋转台71，带动第二相机6和第二旋转台71上下移动的第二升降台72，提供安装位置和支撑作用的第二平台73，设置与第二平台73下方支撑第二平台73的两根或四根第二支杆74，设置于每个第二支杆74底部用于带动第二相机支撑机构7移动的第二滚轮75。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于光学成像的摄像头探测锁定方法，其特征在于，包括：
调节第一相机成像参数和/或位置使第一相机可面向可疑区域拍摄，调节第二相机成像参数和/或位置使第二相机的拍摄区域与第一相机的拍摄区域交叠；所述可疑区域为可能隐藏有摄像头的区域；
调整补光光源的位置使补光光源位于第一相机镜头的入射光轴上朝向可疑区域发射光线；
控制第一相机和第二相机同步拍摄，接收第一相机输出图像和第二相机输出图像并进行如下操作：
步骤A，提取第一相机输出图像的灰度图像，记为第一灰度图像；提取第二相机输出图像的灰度图像，记为第二灰度图像；
计算第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差；
步骤B，根据如下公式求得第三图像：
其中，I(x,y)为第三图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I1(x,y)为第一灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，I2(x,y)为第二灰度图像中位置坐标为(x,y)的像素点的灰度值，α为第一灰度图像的灰度均值与第二灰度图像的灰度均值的偏差，x∈[1,M],y∈[1,N],M为第三图像的最大行坐标，N为第三图像的最大列坐标；
步骤C，判断第三图像中是否存在亮斑，若存在亮斑，获取亮斑所在位置坐标，在第一相机输出图像的所述亮斑所在位置坐标处进行标记，将标记后的图像作为输出图像，若不存在亮斑，将第一相机输出图像作为输出图像；
步骤D，通过终端或显示单元对输出图像进行显示，当输出图像中存在标记时，认为可疑区域隐藏有摄像头，且隐藏摄像头位于所述标记处，当输出图像中不存在标记时，认为可疑区域没有隐藏摄像头。
2.一种基于权利要求1所述的摄像头探测锁定方法进行摄像头探测锁定的装置，其特征在于，包括可移动的第一相机支撑机构和第二相机支撑机构，对疑似设置有隐藏摄像头区域进行拍摄的第一相机，设置于所述第一相机的镜头入射光轴上的补光光源，拍摄区域与第一相机拍摄区域交叠的第二相机，以及处理器；
所述处理器接收第一相机和第二相机的输出图像进行处理并输出便于观察是否存在隐藏摄像头的图像；
所述处理器的同步控制端分别与第一相机和第二相机的拍摄触发端连接，控制第一相机和第二相机同步拍摄；
还包括无线传输单元和终端，所述无线传输单元的图像输入端与处理器的图像输出端有线连接，无线传输单元的图像输出端与终端的无线接收端无线通信连接；
和/或还包括显示单元，所述显示单元的输入端与处理器的图像输出端有线连接。
3.如权利要求2所述的摄像头探测锁定装置，其特征在于，在所述处理器的同步控制端与第一相机和第二相机的拍摄触发端之间设置有缓冲器。
4.如权利要求2所述的摄像头探测锁定装置，其特征在于，所述补光光源为LED宽带光源。
5.如权利要求2所述的摄像头探测锁定装置，其特征在于，还包括支撑所述补光光源的可移动的光源支撑机构。
6.如权利要求2或6所述的摄像头探测锁定装置，其特征在于，所述第一相机支撑机构和第二相机支撑机构为一体设置；
所述第一相机支撑机构、第二相机支撑机构和光源支撑机构为一体设置。
7.如权利要求2所述的摄像头探测锁定装置，其特征在于，所述第一相机为彩色相机。
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