CN112954192B - 一种摄像头拍摄模式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载设备智能化技术领域，提供一种摄像头拍摄模式控制方法，可在车辆接近隧道口时，自动确定隧道高度，对太阳光方位进行检测，计算出太阳光相对于隧道口的相对照射角，整合相对照射角与隧道高度即可计算出隧道内的实际光照过渡范围；此时根据隧道外与隧道内的光照强度计算出照度值对比值，与当前摄像设备的参数进行对比，根据强制切换条件，可进一步确定光线的变化速率是否处于摄像设备的自适应范围内，在摄像设备无法自我适应调节时，控制摄像设备强制切换至目标模式；即通过对隧道的提前预判，实现车载摄像设备对环境光进行快速反应，可有效改善因光照强度反差较大导致的视觉失效。

Description

一种摄像头拍摄模式控制方法

技术领域

本发明涉及车载设备智能化技术领域，尤其涉及一种摄像头拍摄模式控制方法。

背景技术

汽车在高速路行驶过程中，经常要穿越隧道，而隧道进出口的光照强度与隧道外面的光照强度有较大的差别，在车辆经过隧道时隧道内外的光照强度发生急剧变化。

针对隧道口光照强度强烈的变化，现有的光线变化处理方法为，通过光感元器件获取当前的光线变化，并将此光线变化上传至处理芯片进行处理，调整相关设备的相关参数。由于此种方法是在光线变化后，才对设备进行调整，因此，依旧存在因为光线变化而产生的一瞬间的视觉失效。

因此，无法针对隧道光线变化进行提前预判，以及无法对环境光进行快速反应，改善因光照强度反差较大导致的视觉失效。

发明内容

本发明提供一种摄像头拍摄模式控制方法，解决了的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种摄像头拍摄模式控制方法，包括步骤：

S1、当判断到车辆到接近隧道口时，获取隧道高度；

S2、获取当前的太阳光方位，计算对应于所述隧道口的相对照射角；

S3、根据所述隧道高度和相对照射角，计算隧道内的光照过渡范围；

S4、获取隧道外与隧道内的光照强度，并计算两者之间的照度值对比值；

S5、获取当前摄像设备的参数，对比所述照度值对比值，当对比结果满足强制切换条件时，控制所述摄像设备强制切换至目标模式。

本基础方案采用图像标定技术，可在车辆接近隧道口时，自动确定隧道高度，对太阳光方位进行检测，计算出太阳光相对于所述隧道口的相对照射角，根据投影常识，整合相对照射角与隧道高度即可计算出隧道内的实际光照过渡范围；此时根据隧道外与隧道内的光照强度计算出照度值对比值，与当前摄像设备的参数进行对比，根据强制切换条件，可进一步确定光线的变化速率是否处于摄像设备的自适应范围内，在摄像设备无法自我适应调节时，控制所述摄像设备强制切换至目标模式；即通过对隧道的提前预判，实现车载摄像设备对环境光进行快速反应，可有效改善因光照强度反差较大导致的视觉失效。

在进一步的实施方案中，所述步骤S1包括：

S11、当判断到接近隧道口时，获取当前的路面图像，以摄像设备的光学中心点投影为光轴中心像素，以其所在的行像素为横轴、所在的列像素为纵轴建立标定坐标系；

S12、根据所述标定坐标系，分别将摄像设备的光学中心点投影位置、平行于所述摄像设备安装高度的位置、路面与隧道相交位置、隧道顶部所在位置标定为第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行；

S13、根据所述安装高度与所述标定坐标系的映射关系，以及所述第一像素行、所述第二像素行、所述第三像素行、所述第四像素行之间的数量关系，计算隧道高度。

在进一步的实施方案中，所述隧道高度的计算公式如下：

其中，H为隧道高度，S0为所述摄像设备的安装高度，V2、V3、V4分别为所述第二像素行、所述第三像素行、所述第四像素行。

本方案以摄像设备的光学中心点投影为光轴中心像素，并以其所在的行像素为横轴、所在的列像素为纵轴建立标定坐标系，并进一步确定摄像设备的光学中心点投影位置、平行于摄像设备安装高度的位置、路面与隧道相交位置、隧道顶部所在位置在标定坐标系上的像素行(第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行)，根据摄像设备的安装高度与标定坐标系的映射关系，只需要确定摄像设备的安装高度即可准确的计算出隧道高度，计算方式简单有效。

在进一步的实施方案中，所述步骤S2包括：

S21、根据所述摄像设备的安装位置和所述车辆的长宽方向建立投影坐标系；

S22、获取太阳光方位，并根据所述投影坐标系，确定对应于所述隧道口的太阳光的相对照射角。

本方案根据实际的车辆建立投影坐标系，确定对应于隧道口的太阳光的相对照射角，可将虚无的太阳光的入射角数字化的体现出来。

在进一步的实施方案中，所述步骤S3包括：

S31、根据所述摄像设备的安装位置与所述隧道顶部的位置关系，确定所述隧道顶部在所述投影坐标系中的顶部坐标；

S32、根据所述顶部坐标和所述相对照射角计算光照过渡长度。

在进一步的实施方案中，在所述步骤S32中，所述光照过渡长度的计算公式如下：

其中，H为隧道高度，θ为太阳光在所述投影坐标系的xOy平面上的投影线与x轴的夹角，β为太阳光在所述投影坐标系的xOz平面的投影线的夹角。

本方案根据光线投影原理，计算隧道顶部在隧道内地面上的投影，即可确定太阳光摄入隧道内部的最远距离，从而精准地判断出车辆的光线切换位置。

所述步骤S4包括：

S41、控制所述摄像设备中的传感器获取隧道外的光照强度；

S42、根据图像识别或导航地图获取当前隧道的限速值，并根据所述限速值确定对应于隧道内的光照强度；

S43、将隧道外和隧道内的光照强度代入对比公式，得到对应的照度值对比值。

在进一步的实施方案中，所述步骤S5具体为：

获取当前摄像设备的动态值，与所述照度值对比值对比，所述动态值小于所述照度值对比值，则判断为满足强制切换条件，控制所述摄像设备强制切换至目标模式；否则由所述摄像设备自适应调节；

其中，所述目标模式为低照度模式。

在进一步的实施方案中，在所述步骤S5中，所述控制所述摄像设备强制切换至目标模式具体为：根据所述车辆的车速和所述光照过渡长度，计算切换时限，并控制所述摄像设备在切换时限内完成到所述目标模式的切换动作。

本方案以当前摄像设备的动态值为分界阈值，在计算出隧道外和隧道内的光照强度的照度值对比值之后，进行对比，即为确定摄像设备的自身性能(光线自适应能力)是否可以满足当前情况的自我调节；而在满足强制切换条件，则强制执行目标模式的切换，使得摄像设备在切换时限内，可快速切换至适应当前低光照环境下的低照度模式。

在进一步的实施方案中，本发明还包括步骤：

S0、利用地图获取前方路段的路况确定与隧道口的距离；或者通过摄像头采集前方路段的图像，进行图像识别后确定是否接近隧道口。

在进一步的实施方案中，在所述步骤S22中，所述获取太阳光方位具体为：通过阳光传感器获取或在线查询的方式获取所述太阳光方位。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种摄像头拍摄模式控制方法的工作流程图；

图2是本发明实施例提供的标定坐标系的示意图；

图3是本发明实施例提供的车辆与隧道之间的距离关系示意图；

图4是本发明实施例提供的投影坐标系xOy的建立示意图；

图5是本发明实施例提供的太阳光照射方向示意图；

其中：摄像设备S、光学中心点A。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

本发明实施例提供的一种摄像头拍摄模式控制方法，如图1所示，在本实施例中，包括步骤S0～S5：

S0、利用地图获取前方路段的路况确定与隧道口的距离；或者通过摄像头采集前方路段的图像，进行图像识别后确定是否接近隧道口。

S1、当判断到车辆到接近隧道口时，获取隧道高度。

在本发明的一个实施例中，可通过存储在导航地图中的隧道高度数据来确定当前隧道的高度。

在本发明的另一个实施例中，可通过图像标定的方法获取隧道高度，参见图2、图3，包括步骤S11～S13：

S11、当判断到接近隧道口时，获取当前的路面图像，以摄像设备的光学中心点投影为光轴中心像素，以其所在的行像素为横轴V1、所在的列像素为纵轴H1建立标定坐标系；

S12、根据标定坐标系，分别将摄像设备的光学中心点投影位置、平行于摄像设备安装高度的位置、路面与隧道相交位置、隧道顶部所在位置标定为第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行；

S13、根据安装高度与标定坐标系的映射关系，以及第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行之间的数量关系，计算隧道高度。

在本实施例中，步骤S13具体为，根据第二像素行、第三像素行的高度计算比例和摄像设备的安装高度，计算隧道顶部与安装高度的高度差，进而计算隧道高度，计算公式如下：

可得，

其中，S0为摄像设备的安装高度，S1为平行于摄像设备安装高度的位置的高度，S2为隧道顶部与安装高度的高度差；V1、V2、V3、V4分别为第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行；P1为第二像素行、第三像素行之间的像素间隔值、P2为第三像素行、第四像素行之间的像素间隔值。

本实施例以摄像设备的光学中心点投影为光轴中心像素，并以其所在的行像素为横轴、所在的列像素为纵轴建立标定坐标系，并进一步确定摄像设备的光学中心点投影位置、平行于摄像设备安装高度的位置、路面与隧道相交位置、隧道顶部所在位置在标定坐标系上的像素行(第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行)，根据摄像设备的安装高度与标定坐标系的映射关系，只需要确定摄像设备的安装高度即可准确的计算出隧道高度，计算方式简单有效。

S2、获取当前的太阳光方位，计算对应于隧道口的相对照射角，参见图4、图5，包括步骤S21～S22：

S21、根据摄像设备的安装位置和车辆的长宽方向建立投影坐标系，具体为：

以摄像设备的安装位置为原点O，以过原点O平行于车辆的长宽方向作为纵轴y、横轴x，建立坐标系xOy；以垂直于坐标系xOy的直线建立z轴，进而组成投影坐标系xyz。

S22、获取太阳光方位，并根据投影坐标系，确定对应于隧道口的太阳光的相对照射角。

相对照射角具体包括：太阳光到坐标原点O的连线，在投影坐标系xOy平面的投影线与x轴的夹角θ；太阳光到坐标原点O的连线与其在投影坐标系xOz平面的投影线的夹角β。

获取太阳光方位具体为：通过阳光传感器获取或在线查询的方式获取太阳光方位，此为本领域的常规手段，因此不在本实施例中赘述。

本实施例根据实际的车辆建立投影坐标系，确定对应于隧道口的太阳光的相对照射角，可将虚无的太阳光的入射角数字化的体现出来。

S3、根据隧道高度和相对照射角，计算隧道内的光照过渡范围，包括步骤S31～S32：

S31、根据摄像设备的安装位置与隧道顶部的位置关系，确定隧道顶部在投影坐标系中的顶部坐标；

S32、根据顶部坐标和相对照射角计算光照过渡长度。

在本实施例中，在步骤S32中，光照过渡长度的计算公式如下：

因为只计算投影深度，即y轴方向，所以不需要考虑x轴的参数，把z₁＝S2、z＝-S1代入上述方程，解得：

其中，(x₁，y₁，z₁)为顶部坐标，θ为太阳光在投影坐标系的xoy平面上的投影线与x轴的夹角，β为太阳光在投影坐标系的xoy平面的投影线的夹角(β＝min{90，β}，min表示取两者之间的最小者)；其中，公式(8)为过原点的直线方程公式，此直线平行与太阳光光线。

若隧道口正对太阳光照射时，β＜90°；若隧道口是背对太阳，β≥90°。

例如，隧道最高点离地高度H＝5m，太阳光背对车辆，后摄像头获取到太阳光方向角β′＝π/3(即60°)，θ′＝π/4(即45°)，则太阳光相对前摄像头的方向角为β＝π-β′＝2π/3，θ＝-π+θ′＝-3π/4，把参数代入公式求得M＝2.04m。

本实施例根据光线投影原理，计算隧道顶部在隧道内地面上的投影，即可确定太阳光摄入隧道内部的最远距离，从而精准地判断出车辆的光线切换位置。

S4、获取隧道外与隧道内的光照强度，并计算两者之间的照度值对比值，包括S41～S42：

S41、控制摄像设备中的传感器获取隧道外的光照强度；

S42、根据图像识别或导航地图获取当前隧道的限速值，并根据限速值确定对应于隧道内的光照强度；

S43、将隧道外和隧道内的光照强度代入对比公式，得到对应的照度值对比值。对比公式如下：

其中：L1为隧道内的光照强度，L2为隧道外的光照强度，G1为照度值对比值。

S5、获取当前摄像设备的参数，对比照度值对比值，当对比结果满足强制切换条件时，控制摄像设备强制切换至目标模式，具体为：

获取当前摄像设备的动态值，与照度值对比值对比，若摄像设备的动态值小于照度值对比值，则判断为满足强制切换条件，控制摄像设备强制切换至目标模式；否则由摄像设备自适应调节；

其中，目标模式为低照度模式。

在本实施例中，在步骤S5中，控制摄像设备强制切换至目标模式具体为：根据车辆的车速和光照过渡长度，计算切换时限，并控制摄像设备在切换时限内完成到目标模式的切换动作。

在切换时，根据当前环境的光照强度，确认摄像设备的增益G1和曝光时间T1；计算在隧道内的光照强度下，摄像设备的增益G2和曝光时间T2；

根据车速和光照过渡长度计算切换时限：

其中，V为车辆的车速，t为切换时限。

最后，控制摄像设备在t时间内强制变换至低照度模式，将其曝光时间由T1切换至T2，将其增益由G1切换至G2。

本实施例以当前摄像设备的动态值为分界阈值，在计算出隧道外和隧道内的光照强度的照度值对比值之后，进行对比，即为确定摄像设备的自身性能(光线自适应能力)是否可以满足当前情况的自我调节；而在满足强制切换条件，则强制执行目标模式的切换，使得摄像设备在切换时限内，可快速切换至适应当前低光照环境下的低照度模式。

本发明实施例采用图像标定技术或导航地图查询，可在车辆接近隧道口时，自动确定隧道高度，对太阳光方位进行检测，计算出太阳光相对于隧道口的相对照射角，根据投影常识，整合相对照射角与隧道高度即可计算出隧道内的实际光照过渡范围；此时根据隧道外与隧道内的光照强度计算出照度值对比值，与当前摄像设备的参数进行对比，根据强制切换条件，可进一步确定光线的变化速率是否处于摄像设备的自适应范围内，在摄像设备无法自我适应调节时，控制摄像设备强制切换至目标模式；即通过对隧道的提前预判，实现车载摄像设备对环境光进行快速反应，可有效改善因光照强度反差较大导致的视觉失效。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、当判断到车辆到接近隧道口时，获取隧道高度；

S2、获取当前的太阳光方位，计算对应于所述隧道口的相对照射角；

S3、根据所述隧道高度和相对照射角，计算隧道内的光照过渡范围；

S4、获取隧道外与隧道内的光照强度，并计算两者之间的照度值对比值；

S5、获取当前摄像设备的参数，对比所述照度值对比值，当对比结果满足强制切换条件时，控制所述摄像设备强制切换至目标模式；

所述步骤S1包括：

S11、当判断到接近隧道口时，获取当前的路面图像，以所述摄像设备的光学中心点投影为光轴中心像素，以其所在的行像素为横轴、所在的列像素为纵轴建立标定坐标系；

S12、根据所述标定坐标系，分别将所述摄像设备的光学中心点投影位置、平行于所述摄像设备安装高度的位置、路面与隧道相交位置、隧道顶部所在位置标定为第一像素行、第二像素行、第三像素行、第四像素行；

S13、根据所述安装高度与所述标定坐标系的映射关系，以及所述第一像素行、所述第二像素行、所述第三像素行、所述第四像素行之间的数量关系，计算隧道高度。

2.如权利要求1所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，所述隧道高度的计算公式如下：

其中，H为隧道高度，S0为所述摄像设备的安装高度，V2、V3、V4分别为所述第二像素行、所述第三像素行、所述第四像素行。

3.如权利要求1所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、根据所述摄像设备的安装位置和所述车辆的长宽方向建立投影坐标系；

S22、获取太阳光方位，并根据所述投影坐标系，确定对应于所述隧道口的太阳光的相对照射角。

4.如权利要求3所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、根据所述摄像设备的安装位置与所述隧道顶部的位置关系，确定所述隧道顶部在所述投影坐标系中的顶部坐标；

S32、根据所述顶部坐标和所述相对照射角计算光照过渡长度。

5.如权利要求4所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，在所述步骤S32中，所述光照过渡长度的计算公式如下：

其中，H表示隧道高度，θ为太阳光在所述投影坐标系的xOy平面上的投影线与x轴的夹角，β为太阳光在所述投影坐标系的xOz平面的投影线的夹角。

6.如权利要求5所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41、控制所述摄像设备中的传感器获取隧道外的光照强度；

S42、根据图像识别或导航地图获取当前隧道的限速值，并根据所述限速值确定对应于隧道内的光照强度；

S43、将隧道外和隧道内的光照强度代入对比公式，得到对应的照度值对比值。

7.如权利要求6所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：

获取当前摄像设备的动态值，与所述照度值对比值对比，所述动态值小于所述照度值对比值，则判断为满足强制切换条件，控制所述摄像设备强制切换至目标模式；否则由所述摄像设备自适应调节；

其中，所述目标模式为低照度模式。

8.如权利要求7所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述控制所述摄像设备强制切换至目标模式具体为：根据所述车辆的车速和所述光照过渡长度，计算切换时限，并控制所述摄像设备在切换时限内完成到所述目标模式的切换动作。

9.如权利要求1所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，还包括步骤：

S0、利用地图获取前方路段的路况确定与隧道口的距离；或者通过摄像头采集前方路段的图像，进行图像识别后确定是否接近隧道口。

10.如权利要求4所述的一种摄像头拍摄模式控制方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述获取太阳光方位具体为：通过阳光传感器获取或在线查询的方式获取所述太阳光方位。

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