CN110868551A - 一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统 - Google Patents

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郑银强
朱才志
周晓
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Abstract

本发明公开了一种时间同步和空间对齐的暗光‑亮光成对视频获取系统，涉及视频监控技术领域，其包括分光镜、光学相机一、中性减光滤光片和光学相机二，所述分光镜用于对光线进行二等分，经过二等分产生两路光线，其中一路光线直接进入到光学相机一中，另一路光线经过中性减光滤光片的处理后进入到光学相机二中，本发明的有益效果是：同步信号发生器控制光学相机一和光学相机二在时间上严格同步进行曝光，单映映射变换以确保两个光学相机在空间上严格对齐，利用分光镜和中性减光滤光片来获得暗光‑亮光成对视频，通过选择不同规格的中性减光滤光片，来调整暗光与亮光光通量的比例，从而可以在正常光照条件下，采集动态场景。

Description

一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，具体是一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统。
背景技术
光照不足是夜间视频监控的一个难点。目前的工程解决方案是利用大口径镜头来增加通光量，并采用额外的可见光或者近红外线照明来提升场景的照度。这样的方案会增加硬件成本，加大安装与维护难度。使用近红外照明还会让物体失去颜色甚至纹理信息，给事后取证造成障碍。
使用深度学习算法来改善暗光视频的可见性是一种低成本的解决方案。为获取训练卷积神经网络的数据，人们通常将亮光视频的亮度降低，并加入人工合成噪声。由于光学相机在暗光条件下的噪声特性及其复杂，目前的合成暗光视频无法反映相机的真实特性。因此，利用合成暗光-亮光成对视频训练的卷积神经网络无法应用于真实场景下采集的暗光视频。
当场景完全静止时，人们可以很容易采集暗光图像，并可以通过加长曝光时间的方法，获取其对于的亮光图像，通过加长曝光时间的方法来获取暗光-亮光成对图像的方法很直观。但是，这种方法无法用于采集动态场景。
本发明所面向的监控场景通常是动态的，因此有必要开发一种高效的暗光-亮光成对视频获取系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，包括分光镜、光学相机一、中性减光滤光片和光学相机二，所述分光镜用于对光线进行二等分，经过二等分产生两路光线，其中一路光线直接进入到光学相机一中，另一路光线经过中性减光滤光片的处理后进入到光学相机二中，所述中性减光滤光片用于对其中一路光线进行强度过滤。
作为本发明再进一步的方案：所述光学相机一和光学相机二均与同步信号发生器连接，用于给于光学相机一和光学相机二同步启动或同步停止的信号。
作为本发明再进一步的方案：光线经过所述分光镜二等分后形成相互垂直的两路光线。
作为本发明再进一步的方案：还包括延长镜，用于对进入到分光镜的光线进行汇聚。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：同步信号发生器控制光学相机一和光学相机二在时间上严格同步进行曝光，单映映射变换以确保两个光学相机在空间上严格对齐，利用分光镜和中性减光滤光片来获得暗光-亮光成对视频，通过选择不同规格的中性减光滤光片，来调整暗光与亮光光通量的比例，从而可以在正常光照条件下，采集动态场景。
附图说明
图1为一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统的结构示意图。
图中：1-延长镜、2-分光镜、3-光学相机一、4-中性减光滤光片、5-光学相机二、6-同步信号发生器。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，包括分光镜2、光学相机一3、中性减光滤光片4和光学相机二5，在本实施例中，所述分光镜2用于对光线进行二等分，经过二等分产生两路光线，光线经过所述分光镜2二等分后形成相互垂直的两路光线，其中一路光线直接进入到光学相机一3中，另一路光线经过中性减光滤光片4的处理后进入到光学相机二5中，所述中性减光滤光片4用于对其中一路光线进行强度过滤，例如可选择光通量为原来1％的中性减光滤光片，但是颜色不发生任何改变，当光学相机一3和光学相机二5同步启动时，光学相机一3得到的是亮光视频，而光学相机二5得到的是暗光视频，并且由于时间同步和空间对齐，因此即可得到暗光-亮光成对视频。
此外，为了给于光学相机一3和光学相机二5同步启动或同步停止的信号，以保证两者在时间上严格同步，所述光学相机一3和光学相机二5均与同步信号发生器6连接。
实施例2
请参阅图1，本发明实施例中，一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，还包括延长镜1，用于对进入到分光镜2的光线进行汇聚，即初始光线首先会进入到延长镜1内进行汇集，然后被分光镜2分光。
本技术方案，在光路方面，光线首先由延长镜1将其汇聚，利用分光镜2将通过延长镜1的光线二等分，水平分支光线被光学相机一3捕获，从而获得亮光视频，垂直分支光线透过中性减光滤光片4后，例如其强度减少为原来的1％，但是颜色不发生任何改变，衰减的光线被光学相机二5捕获，从而获得暗光视频。
本发明使用同步信号发生器6，让光学相机一3和光学相机二5在时间上严格同步，光学相机一3和光学相机二5同时启动曝光，且曝光时间严格相同，在空间对齐方面，首先取出中性减光滤光片4，同时采集两张亮光图片，通过提取特征对应的方法，计算出两幅图像之间的单映映射变换，在获取暗光-亮光成对视频之后，利用该单映映射变换对视频中的每一帧图像都进行逆变换，从而保证亮光视频和暗光视频在空间上严格对齐。
需要特别说明的是，本技术方案中，同步信号发生器6控制光学相机一3和光学相机二5在时间上严格同步进行曝光，同步信号发生器控制光学相机一和光学相机二在时间上严格同步进行曝光，单映映射变换以确保两个光学相机在空间上严格对齐，利用分光镜和中性减光滤光片来获得暗光-亮光成对视频，通过选择不同规格的中性减光滤光片，来调整暗光与亮光光通量的比例，从而可以在正常光照条件下，采集动态场景。
与人工合成数据的方法相比，本发明直接获取真实场景的暗光-亮光成对视频，且通过选择不同规格的中性减光滤光片，可以调整暗光与亮光光通量的比例，可以避免人工合成相机噪声时，合成噪声和真实情况差异很大这一问题；
与加长曝光时间来获取暗光-亮光成对图像的方法相比，本发明可以获取实时视频，适用于动态场景。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，其特征在于，包括：
分光镜(2)，用于对光线进行二等分，产生两路光线；其中一路光线直接进入到光学相机一(3)中；
中性减光滤光片(4)，用于对另一路光线进行强度过滤，使经过强度过滤的光线进入到光学相机二(5)中。
2.根据权利要求1所述的一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，其特征在于，所述光学相机一(3)和光学相机二(5)均与同步信号发生器(6)连接，用于给于光学相机一(3)和光学相机二(5)同步启动或同步停止的信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，其特征在于，光线经过所述分光镜(2)二等分后形成相互垂直的两路光线。
4.根据权利要求3所述的一种时间同步和空间对齐的暗光-亮光成对视频获取系统，其特征在于，还包括延长镜(1)，用于对进入到分光镜(2)的光线进行汇聚。
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