CN113178077B - 一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机，涉及图像处理领域，包括依次连接的图像获取模块、数据对比模块和图像处理模块，图像获取模块根据当前环境亮度确定待调整图片参数的实际参数值；数据对比模块根据当前环境亮度确定参考参数值，第一类待调整图片参数为根据标准颜色卡生成的，第二类待调整图片参数为用户预设的；按照第一求解顺序或第二求解顺序进行最优参数求解，数据对比模块通过最优参数模型计算得到最优图片参数值，图像处理模块将下一次图片获取模块拍摄得到参数值调整为本次的各项待调整图片参数的最优图片参数值，保证了相机图像画质的稳定性。

Description

一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其是一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机。

背景技术

交通运输是一个国家经济发展的基石，交通运输业的发达程度也体现了一个国家现代化水平的高低。近年来，随着我国经济的不断发展、城市化进程不断加快、城市规模不断扩大，我国汽车产业迅速发展和扩张，城市中机动车数量不断攀升，但与此同时，我国各个城市的道路交通网络其通行能力已不足满足日益增长的交通需求，交通堵塞和交通事故的也日益严重。

对城市道路交通实现智能化和最优化的管理，具有十分积极的意义。各国交通部门和众多科研机构对此进行了大量的研究，智能交通系统ITS(IntelligentTransportation Systems)这一概念也随之应运而生，智能交通系统是一种将信息技术、传感器技术以及计算机技术运用于交通运输体系，从而建立起来的一种实时、高效、准确的交通运输管理系统。

违章车辆抓拍系统作为智能交通系统的一个重要方面，在国内得到了快速的发展，违章抓拍系统通过各种检测手段检测道路上的车辆行驶信息，并对这些信息进行处理，若发现有违章行为发生，则会控制抓拍相机对违章车辆进行抓拍，违章车辆抓拍系统通过网络与交通管理中心通信，将抓拍到的违章图片上传至交通管理中心，而电警相机在违章车辆抓拍系统中起着至关重要的作用，但目前的电警相机不能满足对于图像的高要求，对于不同时间段采集到的图像有很大的差异度，不能满足多个场景的需求。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机，本发明的技术方案如下：

一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机，包括依次连接的图像获取模块、数据对比模块和图像处理模块，所述图像处理模块还连接到所述图像获取模块，所述图像获取模块根据当前环境亮度确定本次拍摄图像的待调整图片参数的实际参数值；

所述数据对比模块根据所述当前环境亮度确定每个所述待调整图片参数的参考参数值，其中第一类待调整图片参数在所述当前环境亮度下的参考参数值为根据标准颜色卡生成的标准值，第二类待调整图片参数在所述当前环境亮度下的参考参数值为用户预设的目标值；

所述数据对比模块根据所述当前环境亮度按照第一求解顺序或第二求解顺序对各个所述待调整图片参数依次进行最优参数求解，对每个所述待调整图片参数进行最优参数求解时，所述数据对比模块通过最优参数模型计算每个所述待调整图片参数的参考参数值和对应的实际参数值之间的差异得到最优图片参数值，其中所述第一求解顺序是先求解所述第一类待调整图片参数再求解的所述第二类待调整图片参数的顺序，所述第二求解顺序是先求解所述第二类待调整图片参数再求解的所述第一类待调整图片参数的顺序；

所述图像处理模块将所述图像获取模块下一次获取到图像中对应的图片参数的参数值调整为本次所确定的各项待调整图片参数的所述最优图片参数值。

其进一步的技术方案为，当所述当前环境亮度达到预设亮度值时，确定按照所述第一求解顺序进行所述最优图片参数值的求解；当所述当前环境亮度未达到所述预设亮度值时，确定按照所述第二求解顺序进行所述最优图片参数值的求解。

其进一步的技术方案为，所述电警相机还包括亮度传感器，当通过所述亮度传感器检测到当前亮度数值达到第一阈值时，和/或，检测到当前时刻处于预设时段，和/或，检测到当前天气情况属于预设气象环境时，则确定所述当前环境亮度达到所述预设亮度值，否则确定所述当前环境亮度未达到所述预设亮度值。

其进一步的技术方案为，所述最优参数模型为：

其中，MB表示参考参数值，f()为作用函数，X_ISP表示最优图片参数值，CMB表示相对应的实际参数值。

其进一步的技术方案为，当所述待调整图片参数为色彩风格时，所述最优图片参数值为图像校准矩阵中的九个校准参数，所述图像校准矩阵为3行3列的矩阵，每行和每列都分别包括三个颜色分量构成九个校准参数。

其进一步的技术方案为，所述色彩风格对应的最优参数模型为：

其中，X_RR、X_RG、X_RB、X_GR、X_GG、X_GB、X_BR、X_BG、X_BB为图像校准矩阵的九个校准参数，MB_iR、MB_iG、MB_iB为参考参数值对应的24色卡中第i个颜色值的颜色分量，CMB_iR、CMB_iG、CMB_iB为实际参数值对应的24色卡中第i个颜色值的颜色分量，i表示24色卡中的颜色计数，i≤24。

本发明的有益技术效果是：

通过闭环系统实时反馈计算新的数据，用于下一次图像的采集处理，以此保证相机拍摄的画面质量不受天气、环境光线等外界因素的干扰，保证单相机图像画质的稳定性；设计了一套完整的相机画面调整系统，以保证高清电警相机拍摄图像画质的统一、稳定。

附图说明

图1是本申请的电警相机的处理流程图。

图2是本申请的电警相机的结构示意图。

图3是本申请的求解器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机，处理流程如图1所示。

电警相机包括依次连接的图像获取模块、数据对比模块和图像处理模块，其中，图像获取模块通过相机模组实现，数据对比模块通过电警相机中的控制芯片完成，图像处理模块通过ISP(Image Signal Processor，图像信号处理器)模块实现，图像处理模块还连接到图像获取模块，ISP模块是电警相机中一个相机调教工具，能够调整相机的图片参数，包括：相机曝光度、白平衡、色彩风格、图像锐度、图像清晰度等参数，不同的模组厂商会预留出不同的参数接口以供使用，示意图如图2所示。

图片获取模块能够采集本次拍摄图像的图像信息并确定其中的图片参数的实际参数值，例如，图片参数包括相机曝光度、白平衡、色彩风格、图像锐度、图像清晰度五个图片参数，图片获取模块能够取得这五个图片参数的实际参数值。

由于在相机拍摄过程中，当前环境亮度都处于实时变化状态，为了保证成像稳定，图像获取模块能够根据当前环境亮度确定图像的待调整图片参数的实际参数值，待调整参数包含在图片参数中，根据实际的当前环境亮度情况进行选取，随后将待调整图片参数的实际参数值传递给数据对比模块，同时接受图像处理模块对于实际参数值的调整。

数据对比模块能够接收各种数据，并对各种数据进行数值比较与计算。

本申请主要利用电警相机中的两个数据：实际参数值和参考参数值，实际参数值是通过图像获取模块采集并得到的，参考参数值是根据当前环境亮度确定的待调整图片参数的区别于实际参数值的另一个数据值，参考参数值包括第一类待调整图片参数的参数值和第二类待调整图片参数的参数值，第一类待调整图片参数在当前环境亮度下的参考参数值为根据标准颜色卡生成的标准值，标准数据通常为厂家设置，能够满足大多数场景下的拍摄需求；第二类待调整图片参数在当前环境亮度下的参考参数值为用户预设的目标值，第二类待调整图片参数根据用户需求进行设置的，能够满足用户对于一部分拍摄场景的需求，达到自由调整拍摄画面的目的，由此，通过参考参数值对实际参数值进行校准。

数据对比模块在获取到各个数据值后根据当前环境亮度按照第一求解顺序或第二求解顺序对各个待调整图片参数依次进行最优参数求解，第一求解顺序是先求解第一类待调整图片参数再求解的第二类待调整图片参数的顺序，第二求解顺序是先求解第二类待调整图片参数再求解的第一类待调整图片参数的顺序。

若当前环境亮度达到预设亮度值时，确定按照第一求解顺序进行最优图片参数值的求解；若当前环境亮度未达到预设亮度值时，确定按照第二求解顺序进行最优图片参数值的求解。

对每个待调整图片参数进行最优参数求解时，数据对比模块通过最优参数模型计算每个待调整图片参数的参考参数值和对应的实际参数值之间的差异得到最优图片参数值。

对于当前环境亮度的判断标准，本申请通过当前时间、当前天气和环境亮度进行判断，当前天气主要是通过白天和夜晚进行判断，白天亮度势必会比夜晚亮度高；当前天气也会对光线场景造成影响，例如阴雨天的光线势必会影响光线场景亮度；而通过时间和天气还是会有一定的误差，例如即使是在夜晚或者阴雨天，如果行驶的车辆使用远光灯照射到本申请的电警相机上，仍然会导致环境亮度较高，因此本申请还会通过亮度传感器进行判断。

当亮度传感器检测到当前亮度数值达到第一阈值时，和/或，检测到当前时刻处于预设时段，和/或，检测到当前天气情况属于预设气象环境时，则确定当前环境亮度达到预设亮度值，否则确定当前环境亮度未达到预设亮度值。

对于第一阈值的数值确定，可以通过流明度的大小来界定，例如设置第一阈值为400lm，而第一阈值的设定可以根据实际情况来进行调节，方便在多个场景中使用。同时本申请的电警相机是一种具有联网功能的相机，能够通过网络获取当前的天气情况，需要说明的是，当前天气情况不仅包括实时天气动态也会包括当日太阳起落时间等信息，因此预设时段和预设气象环境都可以通过气象台发出的气象信息作为参考，对于预设时段的设定，在夏季和冬季是不同的，夏季的白昼时间相比于冬季更长，因此可以从气象台发出的天气情况中获取当日的太阳落山和太阳升起的具体时间，则预设时段就为太阳升起和落山的时间段，相类似的，对于预设气象环境，也可以通过气象台发出的天气情况来设定，例如可以设定在晴天为预设气象环境。

最优参数模型为：

其中，MB表示参考参数值，f()作用函数，X_ISP表示最优图片参数值，CMB表示相对应的实际参数值，s.t.为subject to的缩写，是一种常见的数学表达词。

进一步的，当待调整图片参数是色彩风格时，最优图片参数值为图像校准矩阵CCM中的九个校准参数，图像校准矩阵CCM是一个3*3的矩阵，即3行3列的矩阵，每行和每列都分别包括三个颜色分量构成九个校准参数，矩阵每一行对应处理RGB参数的一个分量，RGB参数包括红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B。

则色彩风格对应的最优参数模型为：

其中，X_RR、X_RG、X_RB、X_GR、X_GG、X_GB、X_BR、X_BG、X_BB为图像校准矩阵的九个校准参数，MB_iR、MB_iG、MB_iB为参考参数值对应的24色卡的第i个颜色值的颜色分量，CMB_iR、CMB_iG、CMB_iB为实际参数值对应的24色卡的第i个的颜色值的颜色分量，i表示24色卡中的颜色计数，i≤24。

求解上述的最优参数模型计算得到所需要的图像校准矩阵CCM，通过该矩阵得到最优图片参数值。

下面举出一种具体的应用实例：

首先确定在当前环境亮度下的待调整图片参数包括相机曝光度、色彩风格、Gamma参数，当达到预设亮度值时，第一类待调整图片参数包括标准相机曝光度，第二类待调整图片参数包括目标色彩风格和目标Gamma参数，此时光线充足电警相机拍摄的图片需要高对比度，因此只需要采用标准相机曝光度进行曝光即可，确保画面整体不过曝，此时色彩风格和Gamma参数还未进行求解，则对未求解的需校准图片参数通过最优参数模型计算得到最优图片参数，即通过目标色彩风格进行颜色修正，使得图片中各个场景颜色统一，最后由于白天光线充足不需要将画面的亮度提高，而需要目标Gamma参数对亮度调整。

而当未达到预设亮度值时，第一类待调整图片参数包括标准Gamma参数，第二类待调整图片参数包括目标相机曝光度和目标色彩风格，此时光线是不足的需要采用目标相机曝光度进行曝光处理，提高曝光度，随后通过目标色彩风格进行颜色修正，使得图片中各个场景颜色统一，最后采用标准Gamma参数进行画面调整，保证被拍摄的深色车辆不至于过暗。

需要说明的是，标准相机曝光度的参数值小于目标相机曝光度，Gamma参数即灰度系数，可以简单理解实现亮度调节的一种图片参数，Gamma参数的参数值越大画面越亮，参数值越小画面越暗，在相机拍摄后都会进行Gamma参数调整，将画面整体亮度提高，因此标准Gamma参数的参数值会大于目标Gamma参数。

图像获取模块接收到图像处理模块传递的最优图片参数值后，将该最优图片参数值应用于下一次图像采集中，即将下一次的获取到图像中对应的图片参数的参数值调整为本次所确定的各项待调整图片参数的最优图片参数值，即前一次的数据反馈给后一次的修正，整个系统采用闭环结构，进而实时的反馈调整，以保证不同时间段、不同环境亮度和不同天气下拍摄图像画质的稳定，同时在相机中设定参考参数值，使得待调整的相机图像画质有统一的目标效果，保证了不同使用场景下的相机图像的统一。

进一步的，数据对比模块还包括目标最优参数求解器和标准最优参数求解器，求解器是程序系统中一种程序，可以简单的理解为一种程序工具箱，通过该程序工具箱实现不同的功能，由于在进行最优参数模型的算法求解过程中需要占用大量的计算资源，因此设计两个单独的求解器调动系统资源，保证计算的快速高效求解。以第一求解顺序为例，如图3所示，标准值与对应的实际参数值先进入数据对比模块，调用标准最优参数求解器，在计算完成后目标值与实际参数值进入数据对比模块，调用目标最优参数求解器，此时空闲的标准最优参数求解器等待下一次数据进入。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于反馈机制进行画面调整的电警相机，其特征在于，包括依次连接的图像获取模块、数据对比模块和图像处理模块，所述图像处理模块还连接到所述图像获取模块，所述图像获取模块根据当前环境亮度确定本次拍摄图像的待调整图片参数的实际参数值；

所述数据对比模块根据所述当前环境亮度确定每个所述待调整图片参数的参考参数值，其中第一类待调整图片参数在所述当前环境亮度下的参考参数值为根据标准颜色卡生成的标准值，第二类待调整图片参数在所述当前环境亮度下的参考参数值为用户预设的目标值；

所述数据对比模块根据所述当前环境亮度按照第一求解顺序或第二求解顺序对各个所述待调整图片参数依次进行最优参数求解，对每个所述待调整图片参数进行最优参数求解时，所述数据对比模块通过最优参数模型计算每个所述待调整图片参数的参考参数值和对应的实际参数值之间的差异得到最优图片参数值，其中所述第一求解顺序是先求解所述第一类待调整图片参数再求解的所述第二类待调整图片参数的顺序，所述第二求解顺序是先求解所述第二类待调整图片参数再求解的所述第一类待调整图片参数的顺序；

所述图像处理模块将所述图像获取模块下一次获取到图像中对应的图片参数的参数值调整为本次所确定的各项待调整图片参数的所述最优图片参数值；

其中，当所述当前环境亮度达到预设亮度值时，确定按照所述第一求解顺序进行所述最优图片参数值的求解；当所述当前环境亮度未达到所述预设亮度值时，确定按照所述第二求解顺序进行所述最优图片参数值的求解；

所述最优参数模型为：

其中，MB表示参考参数值，f()为作用函数，X_ISP表示最优图片参数值，CMB表示相对应的实际参数值。

2.根据权利要求1所述的电警相机，其特征在于，所述电警相机还包括亮度传感器，当通过所述亮度传感器检测到当前亮度数值达到第一阈值时，和/或，检测到当前时刻处于预设时段，和/或，检测到当前天气情况属于预设气象环境时，则确定所述当前环境亮度达到所述预设亮度值，否则确定所述当前环境亮度未达到所述预设亮度值。

3.根据权利要求1所述的电警相机，其特征在于，当所述待调整图片参数为色彩风格时，所述最优图片参数值为图像校准矩阵中的九个校准参数，所述图像校准矩阵为3行3列的矩阵，每行和每列都分别包括三个颜色分量构成九个校准参数。

4.根据权利要求3所述的电警相机，其特征在于，所述色彩风格对应的最优参数模型为：

其中，X_RR、X_RG、X_RB、X_GR、X_GG、X_GB、X_BR、X_BG、X_BB为图像校准矩阵的九个校准参数，MB_iR、MB_iG、MB_iB为参考参数值对应的24色卡中第i个颜色值的颜色分量，CMB_iR、CMB_iG、CMB_iB为实际参数值对应的24色卡中第i个颜色值的颜色分量，i表示24色卡中的颜色计数，i≤24。

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