CN111601046A - 一种暗光环境驾驶状态监测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种暗光环境驾驶状态监测方法，应用于设置有补光灯的摄像头组件中，所述摄像头组件还包括镜头、图像传感器及图像信号处理器，其中，所述方法包括：所述摄像头组件初始化；通过所述摄像头组件实时采集驾驶员当前驾驶状态的视频数据，且实时获取当前环境亮度；根据所述当前环境亮度，调节补光灯进行辅助拍摄。其特征在于：通过设置补光灯，实现在夜间、隧道等暗光环境下对驾驶员的驾驶状态进行采集，进一步增加驾驶员的驾驶安全性，避免驾驶员因疲劳驾驶或注意力分散等造成伤亡事故。

Description

一种暗光环境驾驶状态监测方法
技术领域
本申请涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种暗光环境驾驶状态监测方法。
背景技术
随着车载电子技术的发展，车载摄像头逐步成为汽车标配部件。代步工具汽车给人类带来的巨大作用是毋庸置疑的，但是给人类带来的弊处也是多端的，如因为驾驶员的疲劳驾驶造成的伤亡事故，因为司机的疏忽将小孩或宠物遗留在车内造成死亡等。而在夜间、隧道内，由于光线较暗，难以通过设置在车内的摄像头采集到驾驶员驾驶状态，导致安全隐患。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提供了一种暗光环境驾驶状态监测方法，应用于设置有补光灯的摄像头组件中，所述摄像头组件还包括镜头、图像传感器及图像信号处理器，其中，所述方法包括：
所述摄像头组件初始化；
通过所述摄像头组件实时采集驾驶员当前驾驶状态的视频数据，且实时获取当前环境亮度；
根据所述当前环境亮度，调节补光灯进行辅助拍摄。
可选地，所述摄像头组件初始化，包括：
将所述摄像头组件接通电源，且将所述图像传感器、所述图像信号处理器进行初始化配置。
可选地，所述实时获取当前环境亮度，包括：
所述图像传感器对所述视频数据的每帧图像的每行像素点进行逐行扫描曝光，并将曝光后的每帧图像传输到图像信号处理器中；
所述图像信号处理器根据曝光后的每帧图像，计算出当前环境亮度。
可选地，所述根据所述当前环境亮度，调节补光灯进行拍摄，包括：
将所述当前环境亮度与预设在所述图像信号处理器的预设亮度值进行比对，若当前环境亮度较低，则打开补光灯，否则关闭补光灯。
可选地，所述打开补光灯后，所述补光灯通过所述图像信号处理器输出的PWM信号进行工作。
可选地，所述补光灯通过所述图像信号处理器输出的PWM信号进行工作，包括：
获取图像传感器的每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间；
根据所述每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，即补充灯的开启和关闭时间。
可选地，所述根据所述每帧曝光时间和每行曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，包括：
通过每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间差值，计算出第一行像素点和最后一行像素点的曝光开始时间差，根据所述曝光开始时间差，计算第一行像素点和最后一行像素点的曝光交集时间；
若所述曝光交集时间为正，则在所述曝光交集时间内，向所述补光灯输出高电平的PWM信号；
否则，对图像传感器进行调整。
可选地，所述对图像传感器进行调整，包括：
对所述图像传感器的每行像素点曝光时间进行动态配置，并实时监测当前环境亮度值及曝光交集时间；当曝光交集时间为正时即完成调整。
可选地，所述图像信号处理器通过RGBIR颜色插值预算对所述视频数据进行优化。
本申请的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于：通过设置补光灯，实现在夜间、隧道等暗光环境下对驾驶员的驾驶状态进行采集，进一步增加驾驶员的驾驶安全性，避免驾驶员因疲劳驾驶或注意力分散等造成伤亡事故。
附图说明
图1为本申请实施例的监测方法的流程图；
图2为本申请实施例的逐行滚动曝光示意图；
图3为本申请实施例的曝光交集时间示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。
在如图1所示的实施例中，本申请提出了一种暗光环境驾驶状态监测方法，应用于设置有补光灯的摄像头组件中，摄像头组件还包括镜头、图像传感器及图像信号处理器，其中，方法包括：
100，摄像头组件初始化；
在步骤100中，摄像头组件初始化，包括：将摄像头组件接通电源，且将图像传感器、图像信号处理器进行初始化配置。
200，通过摄像头组件实时采集驾驶员当前驾驶状态的视频数据，且实时获取当前环境亮度；
在步骤200中，在车辆驾驶状态下，通过摄像头组件实时采集驾驶员的驾驶状态的视频数据，同时，通过图像传感器对视频数据的每帧图像的每行像素点进行逐行扫描曝光，并将曝光后的每帧图像传输到图像信号处理器中；图像信号处理器根据曝光后的每帧图像，计算出当前环境亮度。
300，根据当前环境亮度，调节补光灯进行辅助拍摄。
在步骤300中，当前环境亮度较低，则打开补光灯；本申请的一种暗光环境驾驶状态监测方法，通过设置补光灯，实现在夜间、隧道等暗光环境下对驾驶员的驾驶状态进行采集，进一步增加驾驶员的驾驶安全性，避免驾驶员因疲劳驾驶或注意力分散等造成伤亡事故。
在一些实施例中，打开补光灯后，补光灯通过图像信号处理器输出的PWM信号进行工作。包括：
获取图像传感器的每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间；其中，每行像素点曝光时间结构包括感光二极管的电路复位时间、感光二极管的电路快门打开时间即曝光时间、从缓存器中读取时间，因为感光二极管的电路复位时间、从缓存器中读取时间为微秒级，时间非常短，在计算可忽略不计，所以每行像素点曝光时间约等于感光二极管的电路快门打开时间即曝光时间。每帧图像曝光时间通过每行像素点曝光时间与每帧图像包括所有信息的乘积。每帧图像包括所有信息、感光二极管的电路快门打开时间即曝光时间可通过读取图像传感器的获取。
根据每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，即补充灯的开启和关闭时间。在本实施例中，通过每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间差值，计算出第一行像素点和最后一行像素点的曝光开始时间差，根据曝光开始时间差，计算第一行像素点和最后一行像素点的曝光交集时间；若曝光交集时间为正，则在曝光交集时间内，向补光灯输出高电平的PWM信号；
在上述实施例中，根据每帧曝光时间和每行曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，包括：
通过每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间差值，计算出第一行像素点和最后一行像素点的曝光开始时间差，根据曝光开始时间差，计算第一行像素点和最后一行像素点的曝光交集时间；若曝光交集时间为正，则在曝光交集时间内，向补光灯输出高电平的PWM信号；否则，对图像传感器进行调整。
在上述实施例中，对图像传感器进行调整，包括：对图像传感器的每行像素点曝光时间进行动态配置，并实时监测当前环境亮度值及曝光交集时间；当曝光交集时间为正时即完成调整。通过图像信号处理器，不断调节每行像素点曝光时间，使第一行像素点与最后一行像素点之间的曝光交集为正。
在如图2所示的实施例中，图像信号处理器，通过图像传感器获取：每行像素点的有效数据大小Line Video Valid，每帧图像的有效数据大小Frame VideoValid，每行像素点的消隐H_Blanking，每帧图像的消隐V_Blanking，每行包含的所有信息HTS，每帧包含的所有信息VTS，像素时钟PCLK，感光二极管的电路快门打开的时间T_Integrate，当前环境亮度BV；其中，
每行包含的所有信息HTS＝Line Video Valid+H_Blanking；
每帧包含的所有信息VTS＝Frame Video Valid+V_Blanking；
像素时钟PCLK，由图像信号处理器访问图像传感器的PLL配置获得，其倒数即为每个Clock Cycle的时间，设T_pclk＝1/V_pclk；
感光二极管的电路快门打开的时间T_Integrate，由图像信号处理器访问图像传感器的寄存器获得；
当前环境亮度BV，由图像传感器计算当前帧图像的直方分布图，并将当前帧图像的直方分布图发送到图像信号处理器进行计算得出；
在本实施例中，每帧图像的每行像素点通过逐行滚动曝光实现曝光，图像信号处理器通过图像传感器获得T_pclk、HTS、VTS、Line Video Valid、Frame VideoValid、T_Integrate以及BV值；
首先图像信号处理器从HTS、VTS、Line Video Valid、Frame Video Valid和T_Integrate值可以计算出PWM波高电平的起点，且此点需控制在感光二极管的电路复位时间后面以及控制在T_Integrate范围内。
其次，图像信号处理器通过调用BV值，去控制高电平的末点。这个BV值通过T_pclk可以计算出LED等需要开启的时间。即LED开启多久的时间，画面的BV值可以达到需求。
同时，因为安装位置不同，这个BV值的选值是一个范围[a,b]；这个[a,b]的选择需要根据实际使用环境以及安装位置去采集边界场景提炼出来的。对应转化到补光灯的开启时间T_LED_ON也是个范围[A,B]，即PWM波的高电平时间。而PWM的整个周期即VTS的时间，即对应每帧的时间为一个PWM周期。
通过HTS、VTS、Line Video Valid、Frame Video Valid和T_Integrate以及V_pclk可以得出相邻两行之间的曝光时间差。
计算如下，假设有效分辨率为M*N，帧率为F，格式为YUV422 8bit，则
每行的曝光时间T_HTS＝T_pclk*HTS＝1/V_pclk*HTS
每帧的曝光时间T_VTS＝T_HTS*VTS
因为T_Integrate是可以读取的，且感光二极管的电路复位时间reset和从缓缓存器里面读出的时间read非常短，微秒级别，可忽略不计
则第一行和最后一行的曝光开始时间差：T_se＝T_VTS-T_Integrate
因为是逐行曝光，而每相邻两行之间时间差也是一样的，T_se_avg＝T_se/VTS
参见图3，t1为第一行像素点的开始曝光时间、t2为第一行像素点结束曝光时间、t3为最后一行像素点开始曝光时间，t4为最后一行像素点结束曝光时间。
第一行时间曝光时间t1-t2＝t4-t3，而曝光交集时间Δt＝t2-t3与[A,B]要有相交集合值。图像信号处理器先通过T_se和T_integrate去计算出第一行和最后一行的曝光起始位，通过同个时钟原V_pclk将他们放置在同个时间轴上，计算当前曝光交集时间Δt的值，并判断Δt正负情况。
如果为正，则判断Δt和T_LED_ON的时间，然后结合当前BV值判断当前的亮度是否满足BV的取值范围，如果当前BV值不符合，则打开补光灯。
如果为负，则图像信号处理器通过动态配置图像传感器的integrate register调整T_integrate时间并实时观察BV值和Δt的情况，直到Δt为正且BV满足取值范围为止。其中，判断的值会通过像信号处理器烧录到外挂的储存器对应位置里面去并永久保存使用。下次上电直接调用此次校正后的T_integrate值配置图像传感器。
在一些实施例中，图像信号处理器通过RGBIR颜色插值算法对视频数据进行优化。包括：RGBIR颜色插值运算流程：第一步，将颜色通道RGBIR分离为拜耳BAYER马赛克；第二步，对每种颜色RGBIR进行线性拉伸；第三步，将R、G和B通道中减去IR，同时调整白平衡以及伽马校正；第四步，对第三步获取的图像做降噪和色彩校正。最后，缩小RGB图像大小以减少去马赛克的伪像，最后得到RGB彩色图像。本申请通过RGBIR颜色插值算法进一步丰富摄像头组件采集的图像色彩，使采集的视频更清晰立体，效果更好。同时，可兼容多场景应用，大大降低车身的亏电问题和避免了因为过多摄像头，在功耗以及车身过多线束布置，造成火灾的风险。因为摄像头数量大大减少，无论在开发成本投入，车本身的总成本价，车身布置的美观度，都很大程度得到优化，满足大众的心理需求和审美观。因为RGBIR Sensor技术以及携带RGBIR插值运算的ISP并且搭配红外补光，提高了低照性能基础上，增加了目前市面上缺乏的晚上图像效果彩色化体验。
上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，应用于设置有补光灯的摄像头组件中，所述摄像头组件还包括镜头、图像传感器及图像信号处理器，其中，所述方法包括：
所述摄像头组件初始化；
通过所述摄像头组件实时采集驾驶员当前驾驶状态的视频数据，且实时获取当前环境亮度；
根据所述当前环境亮度，调节补光灯进行辅助拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述摄像头组件初始化，包括：
将所述摄像头组件接通电源，且将所述图像传感器、所述图像信号处理器进行初始化配置。
3.根据权利要求1所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述实时获取当前环境亮度，包括：
所述图像传感器对所述视频数据的每帧图像的每行像素点进行逐行扫描曝光，并将曝光后的每帧图像传输到图像信号处理器中；
所述图像信号处理器根据曝光后的每帧图像，计算出当前环境亮度。
4.根据权利要求3所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述根据所述当前环境亮度，调节补光灯进行拍摄，包括：
将所述当前环境亮度与预设在所述图像信号处理器的预设亮度值进行比对，若当前环境亮度较低，则打开补光灯，否则关闭补光灯。
5.根据权利要求4所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述打开补光灯后，所述补光灯通过所述图像信号处理器输出的PWM信号进行工作。
6.根据权利要求5所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述补光灯通过所述图像信号处理器输出的PWM信号进行工作，包括：
获取图像传感器的每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间；
根据所述每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，即补充灯的开启和关闭时间。
7.根据权利要求6所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述根据所述每帧曝光时间和每行曝光时间，求得PWM信号的高电位和低电位，包括：
通过每帧图像曝光时间和每行像素点曝光时间差值，计算出第一行像素点和最后一行像素点的曝光开始时间差，根据所述曝光开始时间差，计算第一行像素点和最后一行像素点的曝光交集时间；
若所述曝光交集时间为正，则在所述曝光交集时间内，向所述补光灯输出高电平的PWM信号；
否则，对图像传感器进行调整。
8.根据权利要求7所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述对图像传感器进行调整，包括：
对所述图像传感器的每行像素点曝光时间进行动态配置，并实时监测当前环境亮度值及曝光交集时间；当曝光交集时间为正时即完成调整。
9.根据权利要求1所述的一种暗光环境驾驶状态监测方法，其特征在于，所述图像信号处理器通过RGBIR颜色插值算法对所述视频数据进行优化。
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