CN111047648B - 角度校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种角度校正方法及装置，应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括发光装置及图像采集装置。图像采集设备根据预设亮度阈值，将所述图像采集装置采集的图像划分成第一图像区域和第二图像区域；根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置计算所述发光装置的偏转角；根据所述偏转角对所述发光装置进行校正。如此，可以实时地自动检测发光装置是否发生偏移并自动进行调整的方式，减少了维护成本，提高了设备的可靠性。

Description

角度校正方法及装置

技术领域

本申请涉及监控领域，具体而言，涉及一种角度校正方法及装置。

背景技术

由于激光灯具有光度强、距离远和耗电少等特点，在监控摄像机搭配激光灯的应用越来越广泛。由于激光灯装置的稳定性不够，来自外部环境的震动或者设备本身运行产生的误差随时间的积累。摄像机在运行一段时间后，激光灯的中心位置会偏离摄像机的中心位置，导致摄像机采集的图像出现暗角。同时又因为激光摄像机的搭设环境通常比较苛刻，激光灯中心位置偏离摄像头中心位置之后，人工重新校正激光灯的位置成本非常高。以上原因限制了激光摄像机的推广与发展。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种角度校正方法，应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括发光装置及图像采集装置，所述方法的步骤包括：

根据预设亮度阈值，将所述图像采集装置采集的图像划分成第一图像区域和第二图像区域；

根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置确定所述发光装置的偏转角；

根据所述偏转角对所述发光装置进行校正。

可选地，所述根据预设亮度阈值，将所述图像采集装置采集的图像划分成第一图像区域和第二图像区域的步骤包括：

识别出所述图像中的暗区连通域，所述暗区连通域表示所述图像中低于预设亮度阀值的连续区域；

根据所述图像中边缘位置的暗区连通域将所述图像划分成所述第一图像区域和所述第二图像区域。

可选地，所述识别出所述图像中的暗区连通域的步骤包括：

根据预设区块大小对所述图像划分成多个区域；

计算各个区域的平均亮度值，并将亮度值小于所述预设亮度阀值的区域标记为暗区；

将所述暗区相互连接的区域识别为所述暗区连通域。

可选地，所述根据所述图像中边缘位置的暗区连通域将所述图像划分成所述第一图像区域和第二图像区域的步骤包括：

查找出位于所述图像边缘位置的暗区连通域，并计算各个所述图像边缘位置的暗区连通域的面积；

将所述图像边缘位置面积最大的暗区连通域作为所述第一图像区域，所述面积最大的暗区连通域以外的区域作为所述第二图像区域。

可选地，所述根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置确定所述发光装置的偏转角的步骤包括：

计算所述第一图像区域或所述第二图像区域的图像质心在所述图像中的位置；

根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角。

可选地，所述根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角的步骤包括：

根据所述图像采集装置的视角和所述图像的分辨率计算所述发光装置相对于所述图像的距离；

根据所述发光装置相对于所述图像的距离和所述图像质心计算所述发光装置的偏转角度。

本申请的另一目的在于提供一种角度校正装置，应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括发光装置和图像采集装置，所述角度校正装置包括图像划分模块、偏转角计算模块和角度校正模块；

所述图像划分模块用于将所述图像采集装置采集的图像根据预设亮度阀值将所述图像划分成第一图像区域和第二图像区域；

所述偏转角计算模块用于根据所述第一图像区域和所述第二图像区域在所述图像中的位置计算所述发光装置的偏转角；

所述角度校正模块用于根据所述偏转角对所述发光装置进行校正。

可选地，所述图像划分模块通过以下方式将所述图像采集装置采集的图像根据预设亮度阀值将所述图像划分成第一图像区域和第二图像区域:

识别出所述图像中由暗区组成的暗区连通域，所述暗区连通域表示所述图像中低于预设亮度阀值的连续区域；

根据所述图像中边缘位置的暗区连通域将所述图像划分成所述第一图像区域和所述第二图像区域。

可选地，所述图像划分模块通过以下方式识别出所述图像中的暗区连通域：

根据预设区块大小对所述图像划分成多个区域；

计算各个区域的平均亮度值，并将亮度值小于所述预设亮度阀值的区域标记为暗区；

将所述暗区相互连接的区域识别为所述暗区连通域。

可选地，所述偏转角计算模块通过以下方式根据所述第一图像区域和所述第二图像区域在所述图像中的位置计算所述发光装置的偏转角：

计算所述第一图像区域或所述第二图像区域的图像质心在所述图像中的位置；

根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本发明提供的角度校正方法及装置，通过检测因发光装置角度发生偏移，导致图像中出现暗区的特性，识别发光装置是否发生偏移。根据暗区将图像分成的不同区域，计算各个区域的图像质心在图像中的位置，进而计算出发光装置的偏转角。如此，采用自动检测发光装置是否发生偏移并自动进行调整的方式，减少了维护成本，提高了设备的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的图像采集设备的硬件结构图；

图2为本申请实施例提供的角度校正方法的步骤流程图；

图3为本申请实施例提供的根据预设大小将图像划分成多个区块的示意图；

图4为本申请实施例提供的计算发光装置偏转角度的示意图；

图5为本申请实施例提供的角度校正装置的功能模块示意图。

图标：401-图像采集设备；402-处理器；403-执行单元；404-数据采集单元；405-机器可读存储介质；100-发光装置；200-图像采集装置；300-图像质心；400-图像中心；600-第一图像区域；500-图像；700-第二图像区域；800-角度校正装置；801-图像划分模块；802-偏转角计算模块；803-角度校正模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1，图1是本申请的图像采集设备401的硬件结构图。所述图像采集设备401包括图像采集装置200、发光装置100、机器可读存储介质405和处理器402。

所述机器可读存储介质405、处理器402、图像采集装置200以及发光装置100各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接，以实现数据信号或控制信号的传输。

其中，所述机器可读存储介质405可以是，但不限于，随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)等。其中，机器可读存储介质405用于存储程序，所述处理器402在接收到执行指令后，执行所述程序。

所述处理器402可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器402可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器402等。

所述述发光装置100用于为所述图像采集装置200提供辅助光源。该辅助光源用于在夜间或者阴天等光照环境不好的情况下为所述发光装置100提供额外的光源补偿，使得所述图像采集装置200获得更加清晰的图像500。

可选的，本实施例中，所述发光装置100为激光灯，由于激光灯的具有光度强、画面均匀、耗电少以及寿命更长的特点，在监控摄像头搭配激光灯的应用越来越广发。

然而，所述图像采集设备401运行相当长一段时间之后，激光灯的中心位置可能会相对图像采集装置200镜头中心位置发生偏离，导致发光装置100发出的光线无法完整地照亮图像采集装置200的图像采集方位，使得图像采集装置200采集到的图像出现暗角，成像效果不佳。

经发明人研究发现，通过检测所述图像采集装置200所采集图像中由所述放光装置100造成的明暗区域的分布位置可以判断所述发光装置100是否发生偏转并对偏转进行校正。故在本实施例中，提供一种根据所述图像采集装置200采集的图像中所述暗角在图像中的位置计算所述发光装置100偏转角度的方案。

请参照图2，图2为本实施例提供的一种应用于图1所示的图像采集设备的方法，以下将该方法包括的各个步骤进行详细的阐述。

步骤S100，根据预设亮度阀值，将所述图像采集装置200采集的图像500划分成第一图像区域和第二图像区域。

如果所述发光装置100发生偏移，导致所述图像采集装置200采集的图像因光照不足出现暗于图像其他部分的区域。所述图像采集设备401将所述图像各部分的亮度和预设的亮度值进行对比，进而将所述图像划分成高于预设亮度阀值区域和低于预设亮度阀值的区域。其中低于预设亮度阀值并且相互连通的区域称作暗区连通域。

为了获得所述暗区连通域，所述图像采集设备401将所述图像采集装置200采集到的图像根据预设区块大小将所述图像分成多个图像块，计算各个区块的亮度值，并将计算所得的亮度值和预设的亮度阀值进行比较。如果亮度值低于预设的亮度值，所述图像采集设备401将所述低于预设亮度阀值的区块标记为暗区。

例如，在本实施例中，可以将所述图像划分成M*N个区块，如果所述图像采集装置200的分辨率为w*h，其中w表示水平分辨率，即所述图像采集设备401获得的图像在水平方向具有w个像素，h表示垂直分辨，即所述图像采集设备401获得的图像在竖直方向具有h个像素，则每个区块的宽度为gw＝w/M，高度为gh＝h/N。如果无法除尽，做取整处理，处理图像的结果如图3所示。

计算每个区块的平均亮度值，将第i行j列的区块的平均亮度值记为L(i,j)。如果L(i,j)的值低于一预设亮度阀值，将该区块标记为暗区。查找位于图像边缘位置由暗区区块组成的暗区连通域，如果所述图像的边缘位置存在暗区连通域，表示所述发光装置发生偏转，需要对其进行校正。

所述图像采集设备401根据所述图像中边缘位置的连通域将所述图像划分成所述第一图像区域和所述第二图像区域。

在本实施例中，可选地，所述图像采集设备401根据图像边缘的暗区连通域将所述图像划分成第一图像区域和第二图像区域，所述连通域由至少一个暗区区块组成。由于所述图像采集装置200使用环境的复杂性，所述图像边缘位置的暗区连通域可能不止一个。可选地，如果图像边缘的暗区连通域有多个，所述图像采集装置计算图像边缘位置的各个连通域的面积，选取其中面积最大的暗区连通域作为第一图像区域，选取所述图像面积最大的暗区连通域以外的区域作为第二连通域。

步骤S200，根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置确定所述发光装置的偏转角。

如图4所示，本实施例中一种优选的实施方案，以所述图像500为基准面建立三维坐标系，其中以平行于图像500的宽度方向为x轴，以平行于图像500的高度方向为y轴，以图像中心400O为原点。

假设，经计算，所述第二图像区域700的质心位置O'为(x₁,y₁,0)。其中，x₁表示x轴方向上质心距离原点的像素数，y₁表示y轴方向上质心距离原点的像素数。已知所述图像采集装置200的水平视角为α，垂直视角为β，所述图像500的水平分辨率为w，垂直分辨率为h。则所述图像质心300相对于所述图像中心400O的水平偏转角∠OED为的大小为θ₁：

θ₁＝arctan(2*x₁/w)*tan(α/2)，

所述图像质心300相对图像中心400O的垂直偏转角∠OEC的大小为θ₂：

θ₂＝arctan(2*y₁/h)*tan(β/2)。

步骤S300，根据所述偏转角对所述发光装置100进行校正。

其中所述发光装置100设置于可调节的三维云台装置上。所述图像采集设备401可根据水平偏转角θ₁和垂直偏转角θ₂对所述发光装置100进行调节。如果所述偏转角θ₁为正值，所述图像采集设备401将所述发光装置100向左旋转θ₁。如果所述偏转角θ₁是负值，所述图像采集设备401将所述发光装置100向右旋转θ₁。如果所述偏转角θ₂为正值，所述图像采集设备401将所述发光装置100向垂直下方旋转θ₂。如果所述偏转角θ₂为负值，所述图像采集设备401将所述发光装置100向垂直上方旋转θ₂。

本实施例还提供一种角度校正装置，该角度校正装置可以包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述机器可读存储器介质405中或固化在所述图像采集设备401的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器402可以用于执行所述机器可读存储器介质405中存储的可执行模块，例如所述角度校正装置所包括的软件功能模块及计算机程序等。

可选地，在实施例中，所述图像采集装置200可以不断循环地执行步骤S100到步骤S300，以实时地矫正所述发光装置100的偏转。所述图像采集装置200每隔一预设的时长执行一次步骤S100到步骤S300，以定时矫正所述发光装置100的偏转。

如图5所述，所述角度校正装置800从功能上划分，可以包括图像划分模块801、偏转角计算模块802和角度校正模块803。

所述图像划分模块801用于将所述图像采集装置200采集的图像500根据预设亮度阀值将所述图像500划分成第一图像区域600和第二图像区域700。

本实施例中，所述图像划分模块801用于执行图1中步骤S100，关于图像划分模块801的详细描述可以参考步骤S100的详细描述。

所述偏转角计算模块802用于根据所述第一图像区域600和所述第二图像区域700在所述图像500中位置计算所述发光装置100的偏转角。

本实施例中，所述偏转角计算模块802用于执行图1中步骤S200，关于偏转角计算模块802的详细描述可以参考步骤S200的详细描述。

所述角度校正模块803用于根据所述偏转角对所述发光装置100进行校正。

本实施例中，所述角度校正模块803用于执行图1中的步骤S300，关于角度校正模块803的详细描述可以参考步骤S200的详细描述。

可选地，在本实施例中，所述图像划分模块801通过以下方式将所述图像采集装置200采集的图形根据预设亮度阀值将所述图像划分成第一图像区域600和第二图像区域700:

识别出所述图像500中由暗区组成的暗区连通域，所述暗区连通域表示所述图像500中低于预设亮度阀值的区域；

根据所述图像500中边缘位置的暗区连通域将所述图像500划分成所述第一图像区域600和所述第二图像区域700。

可选地，在本实施例中，所述图像划分模块801通过以下方式识别出所述图像500中的暗区连通域：

根据预设区块大小对所述图像500划分成多个区域。

计算各个区域的平均亮度值，并将亮度值小于所述预设亮度阀值的区域标记为暗区；

将所述暗区相互连接的区域识别为所述暗区连通域。

可选地，在本实施例中，所述偏转角计算模块802通过以下方式根据所述第一图像区域600和所述第二图像区域700在所述图像500中的位置计算所述发光装置100的偏转角：

计算所述第一图像区域600或所述第二图像区域700的图像质心300在所述图像500中的位置。

根据所述质心的位置、所述图像500的中心位置和所述图像采集装置200的视角计算所述发光装置100的偏转角。

本发明提供的角度校正方法及装置，通过检测因发光装置100角度发生偏移，导致图像500中出现暗区的特性，识别发光装置100是否发生偏移。根据暗区将图像500分成的不同区域，计算各个区域的图像质心300在图像500中的位置，进而计算出发光装置100的偏转角。如此，采用自动检测发光装置100是否发生偏移并自动进行调整的方式，减少了维护成本，提高了设备的可靠性。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种角度校正方法，其特征在于，应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括发光装置及图像采集装置，所述方法的步骤包括：

识别出所述图像中的暗区连通域，所述暗区连通域表示所述图像中低于预设亮度阀值的连续区域；

查找出位于所述图像边缘位置的多个暗区连通域，并计算各个所述图像边缘位置的暗区连通域的面积；

将所述图像边缘位置面积最大的暗区连通域作为第一图像区域，所述面积最大的暗区连通域以外的区域作为第二图像区域；

根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置确定所述发光装置的偏转角；

根据所述偏转角对所述发光装置进行校正。

2.根据权利要求1所述的角度校正方法，其特征在于，所述识别出所述图像中的暗区连通域的步骤包括：

根据预设区块大小对所述图像划分成多个区域；

计算各个区域的平均亮度值，并将亮度值小于所述预设亮度阀值的区域标记为暗区；

将所述暗区相互连接的区域识别为所述暗区连通域。

3.根据权利要求1所述的角度校正方法，其特征在于，所述根据所述第一图像区域或第二图像区域在所述图像中的位置确定所述发光装置的偏转角的步骤包括：

计算所述第一图像区域或所述第二图像区域的图像质心在所述图像中的位置；

根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角。

4.根据权利要求3所述的角度校正方法，其特征在于，所述根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角的步骤包括：

根据所述图像采集装置的视角和所述图像的分辨率计算所述发光装置相对于所述图像的距离；

根据所述发光装置相对于所述图像的距离和所述图像质心计算所述发光装置的偏转角度。

5.一种角度校正装置，其特征在于，应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括发光装置和图像采集装置，所述角度校正装置包括图像划分模块、偏转角计算模块和角度校正模块；

所述图像划分模块用于识别出所述图像中的暗区连通域，所述暗区连通域表示所述图像中低于预设亮度阀值的连续区域；

查找出位于所述图像边缘位置的多个暗区连通域，并计算各个所述图像边缘位置的暗区连通域的面积；

将所述图像边缘位置面积最大的暗区连通域作为第一图像区域，所述面积最大的暗区连通域以外的区域作为第二图像区域；

所述偏转角计算模块用于根据所述第一图像区域和所述第二图像区域在所述图像中的位置计算所述发光装置的偏转角；

所述角度校正模块用于根据所述偏转角对所述发光装置进行校正。

6.根据权利要求5所述的角度校正装置，其特征在于，所述图像划分模块通过以下方式识别出所述图像中的暗区连通域：

根据预设区块大小对所述图像划分成多个区域；

计算各个区域的平均亮度值，并将亮度值小于所述预设亮度阀值的区域标记为暗区；

将所述暗区相互连接的区域识别为所述暗区连通域。

7.根据权利要求5所述的角度校正装置，其特征在于，所述偏转角计算模块通过以下方式根据所述第一图像区域和所述第二图像区域在所述图像中的位置计算所述发光装置的偏转角：

计算所述第一图像区域或所述第二图像区域的图像质心在所述图像中的位置；

根据所述质心的位置、所述图像的中心位置和所述图像采集装置的视角计算所述发光装置的偏转角。