CN111010515A

CN111010515A - 摄像机日夜切换方法及装置

Info

Publication number: CN111010515A
Application number: CN201911368109.XA
Authority: CN
Inventors: 刘松涛; 戴生森; 陈晶
Original assignee: Hangzhou Tuya Information Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Tuya Information Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: CN111010515B

Abstract

一种摄像机日夜切换方法，应用于计算设备中，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，包括：获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值；判断所述可见光照度估计值是否大于第一预先设定值，若判断结果为是，则；发送切换信息。本发明使用过程中，通过采集在有红外灯照射下的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，计算出可见光照度值，根据可见光照度值与第一预先设定值对比，如果光照度值大于第一预先设定值，计算设备发送切换信息，即可进行相机模式切换，节省成本。

Description

摄像机日夜切换方法及装置

技术领域

本发明涉及一种相机模式切换方法，尤其是涉及一种摄像机日夜切换方法及装置。

背景技术

网络摄像机可以实现全天24小时无间断监控。白天光照充足，摄像机IR-CUT 保持在红片模式，滤除红外光、紫外光，仅依靠可见光即可实现彩色成像。夜晚光照很弱，摄像机进光量少，此时摄像机需要打开红外灯，并将IRCUT切换为白片模式，依靠红外光和微弱可见光，实现黑白成像。

目前网络摄像机进行日夜切换，一般是通过光敏电阻感知可见光，根据可见光照度进行日夜切换，光敏电阻方案需要在摄像机设备上增加新的硬件，让摄像机的设计和制作更加复杂，增加了硬件成本和维护成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种节省成本的摄像机日夜切换方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

第一方面提供一种摄像机日夜切换方法，应用于计算设备中，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，包括：

获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；

根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值；

判断所述可见光照度估计值是否大于第一预先设定值，若判断结果为是，则；

发送切换信息。

本发明所述的摄像机日夜切换方法，其中，所述根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值，包括：

根据所述R/G/B信息及预先获取的可见光比例系数，得到可见光R/G/B分量；

根据所述可见光R/G/B分量得到可见光照度预计值。

本发明所述的摄像机日夜切换方法，其中，所述根据所述R/G/B信息及预先获取的可见光比例系数，得到可见光R/G/B分量，包括：

获取相机预先采集的一组第一R/G/B信息、第一增益倍数信息及第一曝光时间信息，所述第一R/G/B信息为所述相机处于白天模式下获取的值，所述白天模式下所述红外灯关闭，所述相机仅采集可见光波段光强度；

获取相机预先采集的一组第二R/G/B信息、第二增益倍数信息及第二曝光时间信息，所述第二R/G/B信息为所述相机处于夜间模式下获取的值，所述夜间模式下所述红外灯开启；

根据所述第一R/G/B信息、第一增益倍数信息、第一曝光时间信息及所述第二R/G/B信息、第二增益倍数信息及第二曝光时间信息，得到第一关系比值；

根据所述第一关系比值及第所述第二R/G/B值，得到所述第一关系比值与所述第二R/G/B的对应关系；

获取R/G/B信息，将所述R/G/B信息作为第二R/G/B信息得到第一关系比值；

根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光R/G/B分量。

本发明所述的摄像机日夜切换方法，其中，所述根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光R/G/B分量包括：

根据所述第一关系比值及色温补偿，得出第二关系比值；

根据所述第二关系比值及所述R/G/B信息得到所述可见光R/G/B分量。

本发明所述的摄像机日夜切换方法，其中，包括：

获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于白天模式，所述白天模式为所述红外灯关闭；

根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度值；

判断所述可见光照度估计值是否小于第一预先设定值，若判断结果为是，则；

发送切换信息。

第二方面提供一种摄像机日夜切换装置，包括计算设备，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，所述计算设备包括：

处理单元，用于获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；

发送切换信息。

本发明所述的摄像机日夜切换装置，其中，所述计算设备包括：

处理单元，用于根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值，包括：

根据所述可见光R/G/B分量得到可见光照度预计值。

处理单元，用于根据所述R/G/B信息及预先获取的可见光比例系数，得到可见光R/G/B分量，包括：

处理单元，用于根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光 R/G/B分量包括：

根据所述第一关系比值及色温补偿，得出第二关系比值；

处理单元，用于获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于白天模式，所述白天模式为所述红外灯关闭；

发送切换信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方法使用时，在相机出夜间模式时，相机处于白片模式，此时红外灯打开，摄像机采集的进光为可见光与红外光的集合，而对于相机而言采用白天模式还是夜间模式，是需要根据可见光照度来计算，只有可见光量大于某一阈值时，才采用白天模式，本方法使用时，通过采集在有红外灯照射下的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，计算出可见光照度值，根据可见光照度值与第一预先设定值对比，如果光照度值大于第一预先设定值，计算设备发送切换信息，即可进行相机模式切换，不需要额外增加硬件，节省成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施例实施流程示意图；

图2为本发明提供的一种实施例中可见光比例系数拟合视图；

图3为本发明提供的另一种实施例实施流程示意图；

图4为本申请提供的一种可能的处理器的示意图；

图5为本申请提供的另一种可能的处理器的示意图；

图6为本申请提供的一种实施例中两种光源的数据落点视图；

具体实施方式

请参阅图1-6所示，网络摄像机可以实现全天24小时无间断监控。白天光照充足，摄像机IR-CUT保持在红片模式，滤除红外光、紫外光，仅依靠可见光即可实现彩色成像。夜晚光照很弱，摄像机进光量少，此时摄像机需要打开红外灯，并将IR-CUT切换为白片模式，依靠红外光和微弱可见光，实现黑白成像，对于摄像机而言，白天如果采用白片模式，则显示不清晰，夜间采用红片模式，同样不能清晰的显示。

图1为本实施例提供一种摄像机日夜切换方法，应用于计算设备中，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，包括：

S101获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；

S102根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值；

S103判断所述可见光照度估计值是否大于第一预先设定值，若判断结果为是，则；

S104发送切换信息。

需要说明的是，计算设备发送切换信息可以至摄像机的控制装置，控制装置可以控制摄像机的模式；上述计算设备可以是处理器，FPGA等；

在一些实施例中，S102根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值包括：

S1021根据所述R/G/B信息及预先获取的可见光比例系数，得到可见光R/G/B 分量；

获取可见光比例系数，得到可见光R/G/B分量，具体包括：

S10211获取相机预先采集的一组第一R/G/B信息、第一增益倍数信息及第一曝光时间信息，所述第一R/G/B信息为所述相机处于白天模式下获取的值，所述白天模式下所述红外灯关闭，所述相机仅采集可见光波段光强度；

选取场景时，获取多种色温、多种照度下的多个场景的R/G/B信息，进行可见光比例系数标定，为了使模型效果根号，每个场景的光源照度、景物种类都尽量不同，让数据落点更多样化。采集到的数据组数越多，日夜切换算法的数学模型就越精确，但是对应的工作量也会增大。考虑到算法误差和数据采集难度，选择N(N≥30)种场景采集数据。每个场景下，均控制摄像机处于强制白天模式，记录此时sensor的曝光时间Exposure2，增益倍数Gain2，sensor原始数据的R/G/B 平均值R2/G2/B2。

S10212获取相机预先采集的一组第二R/G/B信息、第二增益倍数信息及第二曝光时间信息，所述第二R/G/B信息为所述相机处于夜间模式下获取的值，所述夜间模式下所述红外灯开启；

控制摄像机处于强制夜视模式，记录此时sensor的曝光时间Exposure3，增益倍数Gain3，sensor原始数据的R/G/B平均值R3/G3/B3

S10213根据所述第一R/G/B信息、第一增益倍数信息、第一曝光时间信息及所述第二R/G/B信息、第二增益倍数信息及第二曝光时间信息，得到第一关系比值；

具体的，分别计算采样数据的R/G/B分量的可见光比例

计算公式如下：

S10214根据所述第一关系比值及第所述第二R/G/B值，得到所述第一关系比值与所述第二R/G/B的对应关系；

将摄像机能够获取到的R3/G3/B3数据作为输入变量，将

作为输出变量，得出两者的传递函数F，计算公式如下：

由于R3/G3/B3数据的变化范围较大，为了进行数据归一化，提高计算精度，将R3/G3/B3数据转换归一化为G3/R3、G3/B3，并使用如下公式计算传递函数可以进一步提高精度：

或者进一步提高精度，将传递函数F设为二阶传递函数，通过如下公式计算：

其中，G2/B2对应(G3)2/(R3)2，将原始数据从一阶升级到了二阶，提高计算精度。

传递函数F具体得到时，可以通过matlab中，按照公式(2)或(3)或(4) 进行非线性回归，得到相应的传递函数F。

图3为经过本发明提出的可见光比例系数拟合以后，在三维空间作图展示拟合效果，如图3所示x轴和y轴分别是

z轴是根据拟合系数求出的可见光照度估计值。可以看到拟合得到的可见光照度与原始数据匹配度很高，方差很小。

S10215获取R/G/B信息，将所述R/G/B信息作为第二R/G/B信息得到第一关系比值；

控制摄像机处于夜视模式，获取当前场景sensor的曝光时间Exposure4，增益倍数Gain4，sensor原始数据的R/G/B平均值R4/G4/B4即可；

步骤S10214根据多个场景的数据，得到了可见光比例拟合系数，该系数只需要求取一次，后续直接套用即可。因此，使用二阶传递函数F，通过如下公式，直接计算实时场景的可见光比例系数估计值：

公式(5)中，

是可见光比例系数的估计值，它是原始数据

代入到二阶传递函数F中求出的结果。如果原始数据

发生变化，可见光比例系数

也会对应变化。

S10216根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光R/G/B分量；

求出可见光比例系数后，可以根据如下公式，直接当前场景的可见光R/G/B 分量估计值(Rn_est,Gn_est,Bn_est)：

在另一些实施例中，步骤S10216包括：

S102161根据所述第一关系比值及色温补偿，得出第二关系比值；

记录D50光色温下，多个场景的

计算结果，作图记录D50数据落点；

记录A光色温下，同样场景的

计算结果，如图6所示，记录A光数据落点，其中A光是指符合国际照明委员会标准的一种标准光源，色温2856K，代表真实环境中的钨丝灯光源。

其他标准光源(D65/TL84/CWF)按同样步骤执行；

实际操作过程中，获取到了4种标准光源(D50/D65/TL84/CWF)的可见光系数。在摄像机实际工作过程中，同时参考4种标准光源的可见光系数进行计算的工作量较大，一般选择将4种标准光源都折算为同一种光源的可见光系数，简化计算量。本方法中，选取D50光源的可见光系数数据

作为基准值，因为该光源的使用范围比较广。

使用matlab进行数据拟合，将A光源的数据

通过线性变换映射到到D50光源的数据落点上，求出线性变换的系数(Coff_R,Coff_G,Coff_B)。求系数的公式如下：

公式中的

是上一步骤的实测数据，变换系数(Coff_R,Coff_G,Coff_B)是我们需要的折算系数。

重复上述步骤，求出D65/CWF光源的折算系数。

通过上述方法，可以将4种标准光源都折算为D50光源的可见光系数。摄像机正常工作时，会获取实时画面的R/G/B信息，然后计算实时画面的可见光系数

如果可见光系数系数与D50光源曲线的分布规律最接近，无需进行处理；如果该系数与其他光源曲线接近，则需要按照计算的折算系数，使用如下公式进行校正，得到折算成D50光源的可见光系数

公式(8)中的Coff_R/G/B代表不同色温光源的R/G/B颜色分量的矫正系数，由公式(7)的计算得到。

S102162根据所述第二关系比值及所述R/G/B信息得到所述可见光R/G/B分量。

根据矫正后的可见光系数，根据如下公式，计算得到当场前景的可见光R/G/B 分量估计值(Rn_est2,Gn_est2,Bn_est2)：

S1022根据所述可见光R/G/B分量得到可见光照度预计值。

上一步骤计算得到的(Rn_est,Gn_est,Bn_est)，需要按如下公式计算需要的可见光照度估计值Y_nature_est

Y_nature_est＝0.3*Rn_est+0.3*Gn_est+0.3*Bn_est

或者根据矫正后得到的可见光R/G/B分量估计值(Rn_est2,Gn_est2,Bn_est2)，按照如下公式进行可见光照度估计值Y_nature_est计算

Y_nature_est2＝0.3*Rn_est2+0.6*Gn_est2+0.1*Bn_est2

通过加入色温补偿，进一步提高计算精度，并扩大方法的适用范围。

在一些实施例中，相机处于白天模式时，以下方法为检测切换方法，如图4 所示，包括

S401获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于白天模式，所述白天模式为所述红外灯关闭；

S402根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度值；

白天模式时，IR-CUT会滤除红外线和紫外线，摄像机的图像传感器(sensor) 接收到的照度值就是真实的可见光照度。假设此时sensor曝光时间是Exposure1，增益倍数是Gain1，sensor原始数据的R/G/B平均值分别是R1/G1/B1，那么白天的可见光照度Y1的计算公式如下：

S403判断所述可见光照度估计值是否小于第一预先设定值，若判断结果为是，则；

若光照强度，小于预定值，则可以判定处于黑夜状态，发送切换信息值相机控制装置，控制相机切换模式。

S404发送切换信息。

上文详细介绍了本申请提供的摄像机日夜切换方法的示例。可以理解的是，执行上述方法的计算设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请可以根据上述方法示例对处理摄像机日夜切换方法的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。需要说明的是，本申请中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用集成的单元的情况下，计算设备可以采用处理器，图5示出了上述实施例中所涉及的处理器的一种可能的结构示意图。处理器500包括：处理单元502。处理单元502用于对处理器500的动作进行控制管理。

例如，处理单元502用于执行：获取摄像机的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值；判断所述可见光照度估计值是否大于第一预先设定值，若判断结果为是，则；发送切换信息。

处理器500例如可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，专用集成电路 (application-specific integrated circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(field programmablegatearray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。处理单元502可以是处理器核(core)。

在一种可能的设计中，处理器500还可以包括存储单元501，存储单元501用于缓存处理器500在执行摄像机日夜切换方法时所需的信息，存储单元501例如是缓存(cache)模块。

在一种可能的设计中，处理器500还可以包括通信单元503，通信单元503用于支持处理器500与其它装置或模块的通信，例如与控制装置之间的通信。通信单元503可以是通信接口。

当处理单元502为处理器核，通信单元503为通信接口，存储单元501为缓存模块时，本申请所涉及的处理器可以为图6所示的处理器。

参阅图6所示，该处理器600包括：处理器核602、通信接口603、缓存模块601。其中，通信接口603、处理器核602以及缓存模块601可以通过内部连接通路相互通信，传递控制和/或数据信号。

本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不加赘述。

本申请提供的处理器500和处理器600，读取移动存储设备中的获取摄像机的 R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息，所述信息获取时，所述摄像机处于夜间模式，所述夜间模式为所述红外灯打开；根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值；判断所述可见光照度估计值是否大于第一预先设定值，若判断结果为是，则；发送切换信息，提供了一种摄像机日夜切换方法。

应理解，装置和方法实施例中的处理器完全对应，由相应的单元执行相应的步骤，例如处理器核执行方法实施例中确定步骤和处理步骤。具体单元的功能可以参考相应的方法实施例，不再详述。

在本申请各个实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施过程构成任何限定。

以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种摄像机日夜切换方法，其特征在于，应用于计算设备中，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，包括：

发送切换信息。

2.根据权利要求1所述的摄像机日夜切换方法，其特征在于，所述根据所述的R/G/B信息、增益倍数信息及曝光时间信息得出可见光照度估计值，包括：

根据所述可见光R/G/B分量得到可见光照度预计值。

3.根据权利要求2所述的摄像机日夜切换方法，其特征在于，所述根据所述R/G/B信息及预先获取的可见光比例系数，得到可见光R/G/B分量，包括：

4.根据权利要求3所述的摄像机日夜切换方法，其特征在于，所述根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光R/G/B分量包括：

根据所述第一关系比值及色温补偿，得出第二关系比值；

5.根据权利要求1所述的摄像机日夜切换方法，其特征在于，包括：

发送切换信息。

6.一种摄像机日夜切换装置，其特征在于，包括计算设备，所述计算设备与摄像机连接，所述摄像机具有红外灯，所述计算设备包括：

发送切换信息。

7.根据权利要求6所述的摄像机日夜切换装置，其特征在于，所述计算设备包括：

根据所述可见光R/G/B分量得到可见光照度预计值。

8.根据权利要求7所述的摄像机日夜切换装置，其特征在于，所述计算设备包括：

9.根据权利要求8所述的摄像机日夜切换装置，其特征在于，所述计算设备包括：

处理单元，用于根据所述R/G/B信息及所述第一关系比值得到所述可见光R/G/B分量包括：

根据所述第一关系比值及色温补偿，得出第二关系比值；

10.根据权利要求6所述的摄像机日夜切换装置，其特征在于，所述计算设备包括：

发送切换信息。