CN112165581A - 一种针对全彩摄像机的自动匀光方法 - Google Patents

一种针对全彩摄像机的自动匀光方法 Download PDF

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王志保
魏云
刘婉琪
张旭
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Abstract

本发明提供了一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，包括以下步骤：S1：通过摄像机模组实时抓取视频图像；S2：通过图像处理器读取摄像模组的放大倍数；S3：根据摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，调整白光灯驱动模块的电流，从而调节白光灯的亮度；S4：使用多颗白光灯配置一个白光灯阵列，根据不同的镜头焦段和成像范围对出光角度进行调节；S5：根据白光灯阵列的排布和出光角度，对图像区域进行分类；S6：分别统计计算每一块区域的图像亮度信息；S7：对每个灯配置不同的驱动电流，从而实现整个画面的均匀补光。本发明所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法解决了现有摄像机补光效果差，导致拍摄图像不清晰的问题。

Description

一种针对全彩摄像机的自动匀光方法
技术领域
本发明属于智能视频监控安防领域，尤其是涉及一种针对全彩摄像机的自动匀光方法。
背景技术
在智能视频监控领域，低照度环境下，日夜全彩摄像机为维持较好的图像画面质量，需要开启白光灯补光。但是目前的白光灯补光方法一方面会容易产生画面过爆或补光不足，另一方面会产生摄像机成像的手电筒效应，致使监控画面的边缘细节因补光不足而损失。同样在监控较近场景或有近距离物体遮挡时，白光灯的亮度如果太高，图像中心区域会因补光太多而出现画面过度曝光，使摄像机拍摄的图像发白而无法得到清晰的图像。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种针对全彩摄像机的自动匀光方法以解决现有摄像机补光效果差，导致拍摄图像不清晰的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，包括以下步骤：
S1：通过摄像机模组实时抓取视频图像；
S2：通过图像处理器读取摄像模组的放大倍数；
S3：根据摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，调整白光灯驱动模块的电流，从而调节白光灯的亮度；
S4：使用多颗白光灯配置一个白光灯阵列，根据不同的镜头焦段和成像范围对出光角度进行调节；
S5：根据白光灯阵列的排布和出光角度，对图像区域进行分类；
S6：分别统计计算每一块区域的图像亮度信息；
S7：分别计算出每一块区域的曝光量，采集白光灯阵列中白光灯的电流和曝光量的曲线，根据该曲线计算出此时各个白光灯的驱动电流比值；
S8：对每个灯配置不同的驱动电流，从而实现整个画面的均匀补光。
进一步的，步骤S8利用的对每个灯配置不同的驱动电流包括以下步骤：
A1:通过图像处理模块将摄像模组抓拍的视频图像进行处理；
A2:图形处理模块将处理结果发送到白光驱动模块；
A3:白光驱动模块根据获取的处理数据驱动白光灯组，对每份白光灯的驱动电流进行调整，从而完成对每颗白光灯亮度的控制。
进一步的，步骤S4利用的白光灯在摄像机中的安放位置和灯杯的出光角度根据不同的镜头焦段和成像范围进行设计和调整，对每颗白光灯的亮度进行独立控制。
进一步的，步骤S5利用的图像区域包括重叠区和单一区，重叠区是多个白光灯同时补光有公有交集的区域，单一区是只有单颗灯补光的区域。
进一步的，随着步骤S3利用的摄像模组的放大倍数的增加，白光灯的亮度增加，放大倍数减小，白光灯的亮度减小。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明提出的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法能够自动调节摄像机不同变倍下的白光灯光亮度。
(2)通过优化设计白光灯硬件阵列布置方式，再分别控制不同位置处白光灯的电流值控制灯光亮度，补光更加均匀，有效提高了实用性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法流程示意图；
图2为本发明实施例所述的对每个灯配置不同的驱动电流流程示意图；
图3为本发明实施例所述的白光灯阵列方式和灯杯出光角度示意图；
图4为本发明实施例所述的白光灯阵列在投影平面的分布示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，包括以下步骤：
S1：通过摄像机模组实时抓取视频图像；
S2：通过图像处理器读取摄像模组的放大倍数；
S3：根据摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，调整白光灯驱动模块的电流，从而调节白光灯的亮度；
S4：使用多颗白光灯配置一个白光灯阵列，根据不同的镜头焦段和成像范围对出光角度进行调节；
S5：根据白光灯阵列的排布和出光角度，对图像区域进行分类；
S6：分别统计计算每一块区域的图像亮度信息；
S7：分别计算出每一块区域的曝光量，采集白光灯阵列中白光灯的电流和曝光量的曲线，根据该曲线计算出此时各个白光灯的驱动电流比值；
S8：对每个灯配置不同的驱动电流，从而实现整个画面的均匀补光。
如图2所示，步骤S8利用的对每个灯配置不同的驱动电流包括以下步骤：
A1:通过图像处理模块将摄像模组抓拍的视频图像进行处理；
A2:图形处理模块将处理结果发送到白光驱动模块；
A3:白光驱动模块根据获取的处理数据驱动白光灯组，对每份白光灯的驱动电流进行调整，从而完成对每颗白光灯亮度的控制。
如图1所示，步骤S4利用的白光灯在摄像机中的安放位置和灯杯的出光角度根据不同的镜头焦段和成像范围进行设计和调整，对每颗白光灯的亮度进行独立控制。
如图1所示，步骤S5利用的图像区域包括重叠区和单一区，重叠区是多个白光灯同时补光有公有交集的区域，单一区是只有单颗灯补光的区域。
如图1所示，随着步骤S3利用的摄像模组的放大倍数的增加，白光灯的亮度增加，放大倍数减小，白光灯的亮度减小。
当外界环境光越暗时，白光灯补光亮度越亮；当目标区域距离摄像机越远时，白光灯补光亮度越亮。
通过白光灯驱动模块调节不同位置白光灯的亮度实现整个画面均匀补光。因此补光装置需要采用多颗白光灯，白光灯在摄像机中的安放位置和灯杯的出光角度需要根据不同的镜头焦段和成像范围设计和调整，并且每颗白光灯的亮度都可以实现独立控制。
根据白光灯的数量和灯杯出光角度，将画面分为多个区域，包括重叠区和单一区，重叠区是多个白光灯同时补光有公有交集的区域，单一区是只有单颗灯补光的区域。
首先通过摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，可以自动调整控制白光灯组驱动模块的电流；
然后为实现均匀补光，分别统计每个区域的图像亮度信息，进而通过均匀补光算法计算各个白光灯的驱动电流比值，再通过自动控灯算法优化计算出每颗灯的驱动电流来调整每颗灯的亮度，最后对场景进行自动均匀补光，提高低照场景下的视频整体图像质量。均匀补光算法、自动控灯算法均为现有技术，不再详细赘述。
灯光控制需要随摄像机变倍联动，摄像机变倍越小，视场角越大，相应灯光补光范围越大，对应灯杯应该越大。通过图像处理器读取摄像模组的放大倍数，并根据摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，调整白光灯驱动模块的电流，从而调节白光灯的亮度。理论上随着摄像模组的镜头放大倍数的增加，白光灯的亮度也随之增加，反之，变倍越小，白光灯亮度越小，减少摄像模组过爆现象，从而使日夜全彩摄像机拍摄到清晰的画面。虽然通过摄像模组的放大倍数能实现自动控制白光灯组亮度，但由于不同位置的白光灯对图像不同区域照度不均，会造成中间区域呈现过爆现象或者边缘区域补光不足而损失图像细节。
如图3所示，使用多颗白光灯，配置为一个白光灯阵列，以六颗灯为例，其中六颗白光灯的灯杯出光角度在白光灯平面投影如图中黄线所示，出光角度可以任意调节，实际应用场景需要根据不同的镜头焦段和成像范围，调节设计出最佳的出光角度。图3主要表示白光灯的排布和出光角度，决定了白光灯能量在图像平面中的分布。
白光灯阵列的出光区域在投影平面的分布如图4所示，其中既有单颗灯影响的区域，也有多颗灯同时影响的区域，根据白光灯阵列的排布和出光角度，对图像区域进行分类。因为有的区域只有一颗灯能照射到，有的区域是由多颗的灯同时照射影响，我们依据白光照射范围将图像区域进行分类。
类型一：只有单颗灯照亮的区域，例如只有A灯照亮；
类型二：有两颗灯照亮的区域，例如有A灯和B灯同时照亮；
类型三：有三颗灯照亮的区域，例如有A灯、B灯、C灯同时照亮；
类型四：有四颗灯照亮的区域，例如有A灯、B灯、C灯、D灯同时照亮；
类型五：有五颗灯照亮的区域，例如有A灯、B灯、C灯、D灯、E灯同时照亮；
类型六：有六颗灯照亮的区域，A灯、B灯、C灯、D灯、E灯、F灯同时照亮；
分别统计计算每一块区域的图像亮度信息。理论上，在sensor增益相同时，补光量和图像亮度值成正比，所以使用当前AE算法，可以分别计算出每一块区域的曝光量。采集白光灯阵列中白光灯的电流和曝光量的曲线，根据该曲线计算出此时各个白光灯的驱动电流比值。通过对每个灯配置不同的驱动电流，从而实现整个画面的均匀补光。AE算法为现有技术，不再详细赘述。
采集摄像模组不同变倍大小下相应的PWM信号和各个白光灯的驱动电流比值，从而分别调整此时每个白光灯的驱动电流，从而实现分别调节控制每个白光灯亮度。达到自动均匀补光的目的，提高图像的整体画面质量。实际应用场景，可以预先按照变倍匹配大小制作一个经验性等级表格，当摄像模组变倍到不同放大倍数时，通过查表的方式获得，实现快速调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过摄像机模组实时抓取视频图像；
S2：通过图像处理器读取摄像模组的放大倍数；
S3：根据摄像模组的放大倍数输出相应的PWM信号，调整白光灯驱动模块的电流，从而调节白光灯的亮度；
S4：使用多颗白光灯配置一个白光灯阵列，根据不同的镜头焦段和成像范围对出光角度进行调节；
S5：根据白光灯阵列的排布和出光角度，对图像区域进行分类；
S6：分别统计计算每一块区域的图像亮度信息；
S7：分别计算出每一块区域的曝光量，采集白光灯阵列中白光灯的电流和曝光量的曲线，根据该曲线计算出此时各个白光灯的驱动电流比值；
S8：对每个灯配置不同的驱动电流，从而实现整个画面的均匀补光。
2.根据权利要求1所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，其特征在于：步骤S8利用的对每个灯配置不同的驱动电流包括以下步骤：
A1:通过图像处理模块将摄像模组抓拍的视频图像进行处理；
A2:图形处理模块将处理结果发送到白光驱动模块；
A3:白光驱动模块根据获取的处理数据驱动白光灯组，对每份白光灯的驱动电流进行调整，从而完成对每颗白光灯亮度的控制。
3.根据权利要求1所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，其特征在于：步骤S4利用的白光灯在摄像机中的安放位置和灯杯的出光角度根据不同的镜头焦段和成像范围进行设计和调整，对每颗白光灯的亮度进行独立控制。
4.根据权利要求1所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，其特征在于：步骤S5利用的图像区域包括重叠区和单一区，重叠区是多个白光灯同时补光有公有交集的区域，单一区是只有单颗灯补光的区域。
5.根据权利要求1所述的一种针对全彩摄像机的自动匀光方法，其特征在于：随着步骤S3利用的摄像模组的放大倍数的增加，白光灯的亮度增加，放大倍数减小，白光灯的亮度减小。
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