CN111935867B - 一种具有颜色校正功能的照明监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有颜色校正功能的照明监控系统，属于照明监控技术领域，解决了现有监控系统获得的图像需要通过计算进行颜色矫正后再用于颜色识别定位，计算量大、速度慢的问题。该系统包括，第一发光模组，为环境照明光源；第二发光模组，为标准光照光源；控制装置，用于控制第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，并控制其发光时间；处理器，用于根据第一发光模组和第二发光模组的发光时间、发光交替频率及摄像设备的帧率从摄像设备拍摄到的图像中提取标准光照光源照射下的图像。该系统能够直接获得标注光照条件下的图像，无需进行颜色校正，即可用于颜色识别定位，方法简单快捷，计算量小，有利于提高定位效率。

Description

一种具有颜色校正功能的照明监控系统
技术领域
本发明涉及照明监控技术领域，尤其涉及一种具有颜色校正功能的照明监控系统。
背景技术
利用机器视觉的颜色识别技术在智慧园区、智慧景区等中小型城域范围内进行对人、物体或建筑物进行定位，具有简单、快捷的优势。然而，由于不同的园区、景区等场景，为了配合环境整体的夜景艺术效果，可能采用不同色温的道路或街路照明，使摄像设备获得的图像颜色并待定位目标的本来颜色。因此需要在采集了视频图像后，在进行颜色识别之前，先对图像进行颜色校正，使不同照明光源和光谱条件下获得的图像转换成标准照明条件下的图像，再进行颜色的识别和比对计算，以对待定位目标进行定位。
现有技术至少存在以下缺陷，一是照明系统与监控系统无法高效的结合使用，只能实现“1+1＝2”的技术效果；二是需要对摄像设备获得图像进行颜色校正再用于颜色识别定位，计算量大，无法直接获得标准光照条件下的图像，致使颜色识别定位速度慢。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有颜色校正功能的照明监控系统，用以解决现有监控系统无法获得标准光照条件的图像，进行颜色识别定位时，需先对图像进行颜色校正，导致计算量大、速度慢、效率低的问题。
本发明提供了一种具有颜色校正功能的照明监控系统，其特征在于，包括第一发光模组、第二发光模组、控制装置、摄像设备及处理器；
所述第一发光模组为环境照明光源；
所述第二发光模组为标准光照光源；
所述控制装置，用于控制所述第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，并控制其发光时间；
所述处理器，用于根据所述第二发光模组的发光时间及所述摄像设备的帧率从所述摄像设备拍摄到的图像中提取标准光照光源照射下的图像。
进一步的，还包括供电电源，所述控制装置通过控制所述供电电源输入所述第一发光模组和第二发光模组的电流呈周期性变化，以控制所述第一发光模组和第二发光模组交替发光。
进一步的，所述第二发光模组的发光时间t2的范围为
Figure BDA0002627980470000021
其中，T表示输入电流的变化周期。
进一步的，所述输入电流的变化周期范围为T≤0.02s。
进一步的，所述摄像设备的帧率大于25FPS。
进一步的，所述控制装置控制供电电源为所述第一发光模组和第二发光模组提供大小相等的输入电压，以使所述第一发光模组和第二发光模组输出相同的光通量。
进一步的，所述第一发光模组包括多个照明灯具，所述第二发光模组包括多个标准光源灯具，多个所述照明灯具和多个所述标准光源灯具以所述摄像设备为中心等间隔交替排列。
进一步的，所述标准光源灯具为光谱范围为380nm～760nm、显色指数Ra值为90以上、NTSC色域为110％以上的量子点LED灯。
进一步的，在所述第一发光模组、第二发光模组不发光的情况下，所述处理器用于利用训练好的颜色校正模型对所述摄像设备采集到的图像进行颜色校正。
进一步的，通过下述方式训练获得所述颜色校正模型：
获取不同光照条件下的颜色色卡相比于标准光照条件下颜色色卡的漂移量，作为颜色校正模型的训练参数初始值；
将不同光照条件下，包含背景、人物、物体及多种颜色的图像作为所述颜色校正模型的输入量，将标准光照条件下的所述图像作为所述颜色校正模型的输出量，对所述颜色校正模型的参数进行训练，获得训练好的颜色校正模型
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明提出的具有颜色校正功能的照明监控系统，通过控制第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，使第一发光模组提供符合用户需求的环境光照光源，第二发光模组为摄像设备提供标准光照光源，从摄像设备拍摄的图像中直接提取标准光照光源照射下的图像，用于颜色识别定位时，无需再进行颜色校正，计算量小，提高了定位效率；同时能够满足基本的照明需求。
2、本发明提出的具有颜色校正功能的照明监控系统，在无需照明，第一发光模组和第二发光模组不工作的情况下，利用处理器通过其中的颜色校正模型对摄像设备拍摄的图像进行颜色校正，保证在无照明的情况下，也能够获得颜色校正后的图像，使该系统可被高效使用，节约能源的同时，提高其利用率。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例具有颜色校正功能的照明监控系统的示意图；
图2为本发明实施例第一发光模组和第二发光模组输入电流周期变化的示意图；
图3为本发明实施例第一发光模组和第二发光模组在底座上的排列示意图；
图4为本发明实施例第一发光模组和第二发光模组在底座上的另一排列示意图；
图5为本发明实施例第一发光模组和第二发光模组在底座上的又一排列示意图；
图6为本发明实施例第一供电电源和第二供电电源的电路图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种具有颜色校正功能的照明监控系统。如图1所示，该系统包括第一发光模组、第二发光模组、控制装置、摄像设备及处理器。
第一发光模组为环境照明光源，用于提供正常的环境照明。
第二发光模组为标准光照光源，用于为摄像设备提供标准光源光照条件。具体的，标准光照光源是指根据国家或行业标准要求的特定色温的白光LED光源。优选的，标准光源灯具为光谱范围为380nm～760nm、显色指数Ra值为90以上、NTSC(美国国家电视标准委员会)色域为110％以上的量子点LED灯。
控制装置，用于控制第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，并控制其发光时间。
处理器，用于根据第二发光模组的发光时间及摄像设备的帧率从摄像设备拍摄到的图像中提取标准光照光源照射下的图像。
具体的，控制装置包括照明控制组件和摄像设备控制组件。其中，照明控制组件包括微控制器和存储芯片(24CO2)，进而控制第一发光模组和第二发光模组交替发光。摄像设备控制组件用于控制摄像设备的开关和调整。
优选的，该系统可以用于智慧多功能灯杆上。智慧多功能灯杆作为新基建的重要基础设施，在新基建中承担了路灯杆、安防监控杆、5G微基站杆等多种功能，也为照明系统与安防系统之间打破障碍、实现数据共享和利用提供了条件。因此，通过该照明监控系统，可以使监控摄像设备直接获得标准照明条件下的图像，使机器视觉的颜色识别不需要额外的转换环节，从而提高了智慧安防应用场景中应用颜色识别技术的可行性。此外通过将照明灯具与摄像设备融为一体，简化了智慧多功能杆上的设备数量，释放了智慧多功能杆上搭载5G微基站所需要的天面空间，提高了智慧多功能杆的利用率。
优选的，该系统还包括供电电源，具体包括第一供电电源和第二供电电源，第一供电电源与第一发光模组电连接，第二供电电源与第二发光模组电连接，照明控制组件分别与第一供电电源及第二供电电源通信连接，具体的，照明控制组件中微控制器的控制信号输出端分别与第一供电电源和第二供电电源的引脚3连接，以控制第一供电电源与第二供电电源分别交替连续向第一发光模组和第二发光模组的输入电流，即控制输入第一发光模组和第二发光模组的电流呈周期性变化，以使第一发光模组和第二发光模组交替连续发光。具体的，如图2所示，输入第一发光模组和第二发光模组的电流变化周期相同，且第一发光模组的电流输入时间与第二发光模组的电流输入时间之和为一个电流变化周期的时间。使该系统可以实现不间断照明。
考虑到，第一发光模组的照射效果(如色温)需要根据不同的应用场景具体设置，与标准光照光源的色温可能存在较大差距，第二发光模组发出的标准光源可能会对应用场景实际需求的照射效果和氛围(第一发光模组发出的光源)产生影响，为了规避该影响，并保证人眼无法观察到第一发光模组和第二发光模组间的交替发光，以提供稳定的环境照明，采取以下措施。
优选的，一是，在一个发光周期内，设置第二发光模组的发光时间不超过第一发光模组的发光时间；优选的，第二发光模组的发光时间小于第一发光模组发光时间的九分之一，因此，设置第二发光模组的发光时间t2的范围为
Figure BDA0002627980470000061
其中，T表示输入电流的变化周期，即第一发光模组和第二发光模组的发光周期。优选的，输入电流的变化周期范围为T≤0.02s，这样，第二发光模组在一个发光周期内的发光时间很短。
优选的，二是，第一发光模组包括多个照明灯具，第二发光模组包括多个标准光源灯具，多个照明灯具、多个发光模组及摄像设备镶嵌于底座上，为保证标准光源光照不影响该装置的整体照明效果，如图3、4、5所示，设置多个照明灯具和多个标准光源灯具以摄像设备为中心等间隔交替排列。底板的形状可以根据安装场景具体选择，以便于安装。
优选的，三是，第一供电电源与第二供电电源相同，如图6所示，其输出端引脚5可以输出0V～10V的输出电压，具体的，第一供电电源与第二供电电源输入第一发光模组和第二发光模组的电压大小相等；优选的，多个照明灯具并联接入第一供电电源的输出端，多个标准光源灯具并联接入第二供电电源的输出端，从而使第一个发光模组与第二发光模组输出相同的光通量，以保证肉眼无法察觉第一发光模组和第二发光模组间的发光切换。
通过上述方法可以有效保证人眼无法观察到第一发光模组和第二发光模组间的交替发光，以提供稳定的环境照明。
优选的，照明控制组件和摄像设备控制组件均固定于壳体内，壳体固定于底板上。具体的，第一供电电源和第二供电电源也固定于壳体内。
优选的，为了方便该装置的安装，还包括固定支架，用于将照明监控系统对应的装置固定于安装位置处。
为保证摄像设备拍摄到的视频图像的流畅性，以及在第二发光模组很短的发光时间内，能够拍摄到第二发光模组照射下的图像，设置摄像设备的帧率大于25FPS。优选的摄像设备的帧率可以是120FPS以上或500FPS。
处理器通过下述方式从摄像设备拍摄的图像中提取标准光照光源照射下的图片。
具体的，第二发光模组的发光周期为T，即其发光频率为f，第二发光模组的发光时间一个发光周期中的占比为k(0＜k＜1)，因此其在一个发光周期内的发光时间为
Figure BDA0002627980470000081
摄像设备的帧率为f'。
第二发光模组在第n个发光周期内的发光时间段为：
Figure BDA0002627980470000082
同时，摄像设备拍摄第m帧图像的时间段为：
Figure BDA0002627980470000083
当第二发光模组在第n个发光周期内的发光时间段与摄像设备拍摄的第m帧图像的时间段重合时，则对应的第m帧图像为标准光照光源照射下的图片，及满足下述条件：
Figure BDA0002627980470000084
示例性的，第二发光模组的发光周期为0.02s，即第二发光模组的发光频率为50Hz，其中，一个发光周期内，第二发光模组的发光时间均为0.01s，摄像设备的帧率为120FPS。同时启动第二发光模组和摄像设备，则每隔4个灯具发光周期T，第5个、第10个、第15个……发光周期内将获得摄像设备的第12帧、第24帧、第36帧……的拍摄图像。其中，第5个发光周期内第二发光模组的发光时间为第90.1ms到100.0ms，对应的摄像设备拍摄第12帧图像的时间为98.1ms到100.0ms；第10个发光周期内第二发光模组的发光时间为第190.1ms到200.0ms，对应的摄像设备拍摄第24帧图像的时间为191.8ms到200.0ms。依次类推，提取摄像设备拍摄的第12帧、第24帧、第36帧……的图像即为标准光照光源照射下的图像。
示例性的，第二发光模组的发光周期为0.02s，一个周期内，第二发光模组的发光时间为0.002s，摄像设备的帧率为500FPS。同时启动第二发光模组和摄像设备，则每个发光周期T，即第1个、第2个……发光周期内将获得摄像设备拍摄的第10帧、第20帧……的图像。其中，第1个发光周期内第二发光模组的发光时间为第18.1ms到20.0ms，对应的摄像设备拍摄第10帧图像的时间为18.1ms到20.0ms；第2个发光周期内第二发光光源发光时间为第38.1ms到40.0ms，对应的摄像设备拍摄的第20帧图像的时间为38.1ms到40.0ms。以此类推，提取摄像设备拍摄的第10帧、第20帧……图像即为标准光照光源照射下的图像。
考虑到，在白天可能不需要环境照明，或在其他第一发光模组、第二发光模组不发光的情况下，但为了获得颜色校正的拍摄图像，优选的，通过处理器利用训练好的颜色校正模型对摄像设备拍摄到的图像进行颜色校正。
优选的，通过下述方式训练获得所述颜色校正模型：
获取不同光照条件下的颜色色卡相比于标准光照条件下颜色色卡的漂移量，作为颜色校正模型的训练参数初始值；
将不同光照条件下，包含背景、人物、物体及多种颜色的图像作为所述颜色校正模型的输入量，将标准光照条件下的所述图像作为所述颜色校正模型的输出量，对所述颜色校正模型的参数进行训练，获得训练好的颜色校正模型。
与现有技术相比，本发明提出的具有颜色校正功能的照明监控系统，首先，通过控制第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，使第一发光模组提供符合用户需求的环境光照光源，第二发光模组为摄像设备提供标准光照光源，从摄像设备拍摄的图像中直接提取标准光照光源照射下的图像，用于颜色识别定位时，无需再进行颜色校正，计算量小，提高了定位效率；同时能够满足基本的照明需求；其次，在无需照明，第一发光模组和第二发光模组不工作的情况下，利用处理器通过其中的颜色校正模型对摄像设备拍摄的图像进行颜色校正，保证在无照明的情况下，也能够获得颜色校正后的图像，使该系统可被高效使用，节约能源的同时，提高其利用率。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有颜色校正功能的照明监控系统，其特征在于，包括第一发光模组、第二发光模组、控制装置、摄像设备及处理器；
所述第一发光模组为环境照明光源；
所述第二发光模组为标准光照光源；
所述控制装置，用于控制所述第一发光模组和第二发光模组交替连续发光，并控制其发光时间；
所述处理器，用于根据所述第二发光模组的发光时间及所述摄像设备的帧率从所述摄像设备拍摄到的图像中提取标准光照光源照射下的图像。
2.根据权利要求1所述的照明监控系统，其特征在于，还包括供电电源，所述控制装置通过控制所述供电电源输入所述第一发光模组和第二发光模组的电流呈周期性变化，以控制所述第一发光模组和第二发光模组交替发光。
3.根据权利要求2所述的照明监控系统，其特征在于，所述第二发光模组的发光时间t2的范围为
Figure FDA0002627980460000011
其中，T表示输入电流的变化周期。
4.根据权利要求3所述的照明监控系统，其特征在于，所述输入电流的变化周期范围为T≤0.02s。
5.根据权利要求4所述的照明监控系统，其特征在于，所述摄像设备的帧率大于25FPS。
6.根据权利要求2所述的照明监控系统，其特征在于，所述控制装置控制供电电源为所述第一发光模组和第二发光模组提供大小相等的输入电压，以使所述第一发光模组和第二发光模组输出相同的光通量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的照明监控系统，其特征在于，所述第一发光模组包括多个照明灯具，所述第二发光模组包括多个标准光源灯具，多个所述照明灯具和多个所述标准光源灯具以所述摄像设备为中心等间隔交替排列。
8.根据权利要求7所述的照明监控系统，其特征在于，所述标准光源灯具为光谱范围为380nm～760nm、显色指数Ra值为90以上、NTSC色域为110％以上的量子点LED灯。
9.根据权利要求1所述的照明监控系统，其特征在于，在所述第一发光模组、第二发光模组不发光的情况下，所述处理器用于利用训练好的颜色校正模型对所述摄像设备拍摄到的图像进行颜色校正。
10.根据权利要求9所述的照明监控系统，其特征在于，通过下述方式训练获得所述颜色校正模型：
获取不同光照条件下的颜色色卡相比于标准光照条件下颜色色卡的漂移量，作为颜色校正模型的训练参数初始值；
将不同光照条件下，包含背景、人物、物体及多种颜色的图像作为所述颜色校正模型的输入量，将标准光照条件下的所述图像作为所述颜色校正模型的输出量，对所述颜色校正模型的参数进行训练，获得训练好的颜色校正模型。
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