CN113452960A - 一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，包括信息采集模块、MCU模块、驱动模块、补光模块、播放模块、无线传输模块和远程终端，信息采集模块用于采集环境信息和视频信息，MCU模块用于根据信息采集模块采集的信息发送驱动控制信号至驱动模块以驱动补光模块进行工作，播放模块用于对经过MCU模块处理后的视频信息进行播，远程终端用于远程发送控制指令信息至MCU模块，并接收MCU模块发送的回执信息，本发明通过通过MCU模块根据采集的信息控制视频采集补光，并控制摄像机单元进行调焦和曝光以获取清晰的视频信息，同时，通过MCU模块对采集的视频信息进行图像光照增强和目标检测处理，可获取清晰的视频监控信息，可提升目标检测效果。

Description

一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统。

背景技术

随着社会经济的发展和人们对安防需求的提高，夜间视频监控已成为不可或缺的防护措施，然而，现有的夜间视频监控采集的视频信息由于夜间照明不足等问题，存在亮度偏低、图像质量下降，细节看不见等情况，于是，实现夜间视频监控画质的提升成为迫切的需求。

因此，提供一种新的技术方案改善上述问题，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，包括信息采集模块、MCU模块、驱动模块、补光模块、播放模块、无线传输模块和远程终端。

在上述的方案中，所述信息采集模块用于采集环境信息和视频信息。

在上述的方案中，所述MCU模块与所述信息采集模块相连接，所述MCU模块用于根据所述信息采集模块采集的信息发送驱动控制信号至所述驱动模块。

在上述的方案中，所述驱动模块与所述MCU模块相连接，所述补光模块与所述驱动模块相连接，所述驱动模块用于根据所述MCU模块发送的驱动控制信号驱动所述补光模块进行工作。

在上述的方案中，所述播放模块与所述MCU模块相连接，所述播放模块用于对经过所述MCU模块处理后的视频信息进行播放。

在上述的方案中，所述远程终端通过所述无线传输模块与所述MCU模块相互通信，所述远程终端用于远程发送控制指令信息至所述MCU模块，并接收所述MCU模块发送的回执信息。

在上述的方案中，所述信息采集模块包括亮度采集单元、红外检测单元和摄像机单元，所述亮度采集单元用于通过亮度传感器采集环境亮度信息，所述红外检测单元用于检测监测区域内的移动目标信息，所述红外检测单元包括至少一个红外传感器，所述摄像机单元用于获取监测区域的视频信息。

在上述的方案中，所述摄像机单元包括自动调焦模块、曝光调节模块和监控模块，所述自动调焦模块和所述曝光调节模块均与所述监控模块相连接，所述监控模块包括CCD光学成像组件、舵机云台和舵机，所述CCD光学成像组件安装在所述舵机云台上，所述CCD光学成像组件用于监测区域视频信息的采集，所述舵机与所述舵机云台相连接，所述舵机用于驱动所述舵机云台进行暂停和转动；所述自动调焦模块用于调节所述CCD光学成像组件的焦距，所述自动调焦模块包括功率放大器、调焦步进电机、调焦镜和调焦编码器，所述功率放大器用于将接收到的调焦控制信号进行放大，所述调焦步进电机与所述功率放大器想连接，所述调焦镜与所述调焦步进电机相连接，所述调焦步进电机用于接收经过所述功率放大器放大后的调焦控制信号，并驱动调焦镜运动到合适的焦面位置，所述调焦编码器与所述调焦镜相连接，所述调焦编码器用于获取所述调焦镜的焦面位置数据；所述曝光调节模块用于对所述CCD光学成像组件进行曝光调节。

在上述的方案中，所述曝光调节模块包括光圈调节单元、快门调节单元和增益调节单元，所述光圈调节单元包。光圈调节步进电机、传动轮和光圈调节旋钮，所述光圈调节步进电机和所述光圈调节旋钮均与所述传动轮相连接，所述光圈调节步进电机通过所述传动轮驱动所述光圈调节旋钮旋转来调节光圈；所述快门调节单元包括电磁式快门驱动器和快门开关，所述电磁式快门驱动器与所述快门按钮相连接，所述电磁式快门驱动器用于驱动快门开关的打开与关闭和快门的速度；所述增益调节单元通过信号放大器调节增益。

在上述的方案中，所述MCU模块包括视频解码单元和存储单元，所述视频解码单元包括A/D转换模块和数字解码模块，所述A/D转换模块用于通过A/D转换器将所述信息采集模块采集的模拟视频信号转换为数字视频信号，所述数字解码模块与所述A/D转换模块相连接，所述数字解码模块用于将经过所述A/D转换模块转换后的数字视频信号其转化为YCbCr格式视频数据；所述存储单元与所述视频解码单元相连接，所述存储单元用于存储经过所述视频解码单元解码后的视频信号、所述信息采集模块采集的信息和相关参数信息。

在上述的方案中，所述MCU模块还包括图像光照增强单元，所述图像光照增强单元与所述存储单元相连接，所述图像光照增强单元包括滤波模块、曝光补偿模块和亮度补偿模块，所述滤波模块用于通过均值滤波器对所述存储单元存储的存储单元进行低通滤波的处理，所述曝光补偿模块和所述亮度补偿模块均与所述滤波模块相连接，所述曝光补偿模块用于根据经过所述滤波模块处理后的图像的图像过曝率和自动曝光目标函数提来调整自动曝光参数值；所述亮度补偿模块包括转换单元和伽马校正单元，所述转换单元用于通过格式转换将经过所述滤波模块处理后的视频数据转换为Y、Cb和Cr三个通道的视频数据，所述伽马校正单元与所述转换单元相连接，所述伽马校正单元用于对Y通道的视频数据进行分段伽马校正。

在上述的方案中，所述MCU模块还包括目标检测单元，所述目标检测单元与所述图像光照增强单元相连接，所述目标检测单元包括区域划分模块、预处理模块和检测模块，所述区域划分模块用于将经过所述图像光照增强单元处理后的视频图像划分为多个区域，并对各个区域进行位置标记，所述预处理模块与所述区域划分模块相连接，所述预处理模块用于对所述区域划分模块划分后的各个区域图像信息进行归一化和去均值处理，所述检测模块与所述预处理模块相连接，所述检测模块用于将经过所述预处理模块处理后的各个区域图像输入到训练好的M2Det模型进行目标检测，并将各个区域的检测结果综合处理作为整幅图像的目标检测结果，所述M2Det模型通过Python语言在PyTorch框架下训练得到。

在上述的方案中，所述驱动模块包括LED驱动器和光电耦合器，所述LED驱动器包括采样电阻、误差放大器、比较器和MOSFET驱动器，所述误差放大器与所述采样电阻相连接，所述比较器与所述误差放大器相连接，所述MOSFET驱动器与所述比较器相连接；所述光电耦合器与所述LED驱动器相连接，所述光电耦合器用于对所述LED驱动器和所述补光模块进行电气隔离。

在上述的方案中，所述补光模块包括LED补光灯组，所述LED补光灯组用于通过频闪方式对视频采集过程补光。

在上述的方案中，所述播放模块包括触摸显示单元、按键单元和指示灯单元，所述触摸显示单元通过LCD触摸显示屏播放视频信息，并将用户的触摸操作指令信息发送至所述MCU模块；所述按键单元与所述触摸显示单元相连接，所述按键单元包括锁屏按键和音量按键，所述锁屏按键用于所述LCD触摸显示屏的打开与关闭，所述音量按键用于视频播放音量的调节；所述指示灯单元与所述触摸显示单元相连接，所述指示灯单元用于通过双色LED灯指示所述LCD触摸显示屏的电源接通情况。

综上所述，本发明的有益效果是：通过信息采集模块采集环境信息和视频信息，通过MCU模块根据信息采集模块采集的信息发送驱动控制信号至所述驱动模块驱动补光模块进行视频采集补光，并驱动摄像机单元进行调焦和曝光以获取较为清晰的视频信息，同时，通过MCU模块对采集的视频信息进行图像光照增强和目标检测处理，可获取清晰的视频监控信息，此外，可提升目标检测效果。

附图说明

构成本申请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。

图1为本发明基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统的组成示意图。

图2为信息采集模块的组成示意图。

图3为摄像机单元的组成示意图。

图4为监控模块的组成示意图。

图5为自动调焦模块的组成示意图。

图6为曝光调节模块的组成示意图。

图7为MCU模块的组成示意图。

图8为驱动模块的组成示意图。

图9为播放模块的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，包括信息采集模块、MCU模块、驱动模块、补光模块、播放模块、无线传输模块和远程终端。

所述信息采集模块用于采集环境信息和视频信息；所述MCU模块与所述信息采集模块相连接，所述MCU模块用于根据所述信息采集模块采集的信息发送驱动控制信号至所述驱动模块；所述驱动模块与所述MCU模块相连接，所述补光模块与所述驱动模块相连接，所述驱动模块用于根据所述MCU模块发送的驱动控制信号驱动所述补光模块进行工作；所述播放模块与所述MCU模块相连接，所述播放模块用于对经过所述MCU模块处理后的视频信息进行播放；所述远程终端通过所述无线传输模块与所述MCU模块相互通信，所述远程终端用于远程发送控制指令信息至所述MCU模块，并接收所述MCU模块发送的回执信息。

在本实施例中，所述数据传输模块包括WIFI通信单元、4G通信单元和5G通信单元。

如图2所示，所述信息采集模块包括亮度采集单元、红外检测单元和摄像机单元，所述亮度采集单元用于通过亮度传感器采集环境亮度信息，所述红外检测单元用于检测监测区域内的移动目标信息，所述红外检测单元包括至少一个红外传感器，所述摄像机单元用于获取监测区域的视频信息。

在本实施例中，所述MCU模块接收所述亮度传感器采集环境亮度信息，根据所述环境亮度信息发送补光驱动控制信号至所述驱动模块，所述驱动模块驱动所述补光模块进行补光。

在本实施例中，所述MCU模块接收所述红外检测单元发送的信息，根据所述红外检测单元发送的目标距离信息舵机控制信号至舵机以驱动所述舵机云台进行暂停和转动，并发送调焦控制信号至自动调焦模块以进行调焦，进而获取监测视频信息。

如图3至图5所示，其特征在于，所述摄像机单元包括自动调焦模块、曝光调节模块和监控模块，所述自动调焦模块和所述曝光调节模块均与所述监控模块相连接，所述监控模块包括CCD光学成像组件、舵机云台和舵机，所述CCD光学成像组件安装在所述舵机云台上，所述CCD光学成像组件用于监测区域视频信息的采集，所述舵机与所述舵机云台相连接，所述舵机用于驱动所述舵机云台进行暂停和转动；所述自动调焦模块用于调节所述CCD光学成像组件的焦距，所述自动调焦模块包括功率放大器、调焦步进电机、调焦镜和调焦编码器，所述功率放大器用于将接收到的调焦控制信号进行放大，所述调焦步进电机与所述功率放大器想连接，所述调焦镜与所述调焦步进电机相连接，所述调焦步进电机用于接收经过所述功率放大器放大后的调焦控制信号，并驱动调焦镜运动到合适的焦面位置，所述调焦编码器与所述调焦镜相连接，所述调焦编码器用于获取所述调焦镜的焦面位置数据；所述曝光调节模块用于对所述CCD光学成像组件进行曝光调节。

如图6所示，所述曝光调节模块包括光圈调节单元、快门调节单元和增益调节单元，所述光圈调节单元包。光圈调节步进电机、传动轮和光圈调节旋钮，所述光圈调节步进电机和所述光圈调节旋钮均与所述传动轮相连接，所述光圈调节步进电机通过所述传动轮驱动所述光圈调节旋钮旋转来调节光圈；所述快门调节单元包括电磁式快门驱动器和快门开关，所述电磁式快门驱动器与所述快门按钮相连接，所述电磁式快门驱动器用于驱动快门开关的打开与关闭和快门的速度；所述增益调节单元通过信号放大器调节增益。

如图7所示，所述MCU模块包括视频解码单元和存储单元，所述视频解码单元包括A/D转换模块和数字解码模块，所述A/D转换模块用于通过A/D转换器将所述信息采集模块采集的模拟视频信号转换为数字视频信号，所述数字解码模块与所述A/D转换模块相连接，所述数字解码模块用于将经过所述A/D转换模块转换后的数字视频信号其转化为YCbCr格式视频数据；所述存储单元与所述视频解码单元相连接，所述存储单元用于存储经过所述视频解码单元解码后的视频信号、所述信息采集模块采集的信息和相关参数信息。

进一步地，其特征在于，所述MCU模块还包括图像光照增强单元，所述图像光照增强单元与所述存储单元相连接，所述图像光照增强单元包括滤波模块、曝光补偿模块和亮度补偿模块，所述滤波模块用于通过均值滤波器对所述存储单元存储的存储单元进行低通滤波的处理，所述曝光补偿模块和所述亮度补偿模块均与所述滤波模块相连接，所述曝光补偿模块用于根据经过所述滤波模块处理后的图像的图像过曝率和自动曝光目标函数提来调整自动曝光参数值；所述亮度补偿模块包括转换单元和伽马校正单元，所述转换单元用于通过格式转换将经过所述滤波模块处理后的视频数据转换为Y、Cb和Cr三个通道的视频数据，所述伽马校正单元与所述转换单元相连接，所述伽马校正单元用于对Y通道的视频数据进行分段伽马校正。

在本实施例中，所述自动曝光参数值包括光圈参数值、快门参数值和增益参数值。

在本实施例中，所述伽马校正单元对于亮度值很小的部分,采用相对较大的增强处理，在图像亮度值很高的部分采用γ小于1的变换函数,抑制高亮度图像。对于亮度值处在中间部分的图像,采取γ略大于1的变换函数对图像进行增强。

进一步地，所述MCU模块还包括目标检测单元，所述目标检测单元与所述图像光照增强单元相连接，所述目标检测单元包括区域划分模块、预处理模块和检测模块，所述区域划分模块用于将经过所述图像光照增强单元处理后的视频图像划分为多个区域，并对各个区域进行位置标记，所述预处理模块与所述区域划分模块相连接，所述预处理模块用于对所述区域划分模块划分后的各个区域图像信息进行归一化和去均值处理，所述检测模块与所述预处理模块相连接，所述检测模块用于将经过所述预处理模块处理后的各个区域图像输入到训练好的M2Det模型进行目标检测，并将各个区域的检测结果综合处理作为整幅图像的目标检测结果，所述M2Det模型通过Python语言在PyTorch框架下训练得到。

如图8所示，所述驱动模块包括LED驱动器和光电耦合器，所述LED驱动器包括采样电阻、误差放大器、比较器和MOSFET驱动器，所述误差放大器与所述采样电阻相连接，所述比较器与所述误差放大器相连接，所述MOSFET驱动器与所述比较器相连接；所述光电耦合器与所述LED驱动器相连接，所述光电耦合器用于对所述LED驱动器和所述补光模块进行电气隔离。

进一步地，所述补光模块包括LED补光灯组，所述LED补光灯组用于通过频闪方式对视频采集过程补光。

如图9所示，所述播放模块包括触摸显示单元、按键单元和指示灯单元，所述触摸显示单元通过LCD触摸显示屏播放视频信息，并将用户的触摸操作指令信息发送至所述MCU模块；所述按键单元与所述触摸显示单元相连接，所述按键单元包括锁屏按键和音量按键，所述锁屏按键用于所述LCD触摸显示屏的打开与关闭，所述音量按键用于视频播放音量的调节；所述指示灯单元与所述触摸显示单元相连接，所述指示灯单元用于通过双色LED灯指示所述LCD触摸显示屏的电源接通情况。

在本实施例中，用户可通过触摸操作查看监控视频信息，所述监控视频信息包括实时视频信息和历史视频信息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，包括：信息采集模块、MCU模块、驱动模块、补光模块、播放模块、无线传输模块和远程终端；

所述信息采集模块用于采集环境信息和视频信息；

所述MCU模块与所述信息采集模块相连接，所述MCU模块用于根据所述信息采集模块采集的信息发送驱动控制信号至所述驱动模块；

所述驱动模块与所述MCU模块相连接，所述补光模块与所述驱动模块相连接，所述驱动模块用于根据所述MCU模块发送的驱动控制信号驱动所述补光模块进行工作；

所述播放模块与所述MCU模块相连接，所述播放模块用于对经过所述MCU模块处理后的视频信息进行播放；

所述远程终端通过所述无线传输模块与所述MCU模块相互通信，所述远程终端用于远程发送控制指令信息至所述MCU模块，并接收所述MCU模块发送的回执信息。

2.根据权利要求1所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述信息采集模块包括亮度采集单元、红外检测单元和摄像机单元，所述亮度采集单元用于通过亮度传感器采集环境亮度信息，所述红外检测单元用于检测监测区域内的移动目标信息，所述红外检测单元包括至少一个红外传感器，所述摄像机单元用于获取监测区域的视频信息。

3.根据权利要求2所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述摄像机单元包括自动调焦模块、曝光调节模块和监控模块，所述自动调焦模块和所述曝光调节模块均与所述监控模块相连接，所述监控模块包括CCD光学成像组件、舵机云台和舵机，所述CCD光学成像组件安装在所述舵机云台上，所述CCD光学成像组件用于监测区域视频信息的采集，所述舵机与所述舵机云台相连接，所述舵机用于驱动所述舵机云台进行暂停和转动；所述自动调焦模块用于调节所述CCD光学成像组件的焦距，所述自动调焦模块包括功率放大器、调焦步进电机、调焦镜和调焦编码器，所述功率放大器用于将接收到的调焦控制信号进行放大，所述调焦步进电机与所述功率放大器想连接，所述调焦镜与所述调焦步进电机相连接，所述调焦步进电机用于接收经过所述功率放大器放大后的调焦控制信号，并驱动调焦镜运动到合适的焦面位置，所述调焦编码器与所述调焦镜相连接，所述调焦编码器用于获取所述调焦镜的焦面位置数据；所述曝光调节模块用于对所述CCD光学成像组件进行曝光调节。

4.根据权利要求3所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述曝光调节模块包括光圈调节单元、快门调节单元和增益调节单元，所述光圈调节单元包。光圈调节步进电机、传动轮和光圈调节旋钮，所述光圈调节步进电机和所述光圈调节旋钮均与所述传动轮相连接，所述光圈调节步进电机通过所述传动轮驱动所述光圈调节旋钮旋转来调节光圈；所述快门调节单元包括电磁式快门驱动器和快门开关，所述电磁式快门驱动器与所述快门按钮相连接，所述电磁式快门驱动器用于驱动快门开关的打开与关闭和快门的速度；所述增益调节单元通过信号放大器调节增益。

5.根据权利要求1所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述MCU模块包括视频解码单元和存储单元，所述视频解码单元包括A/D转换模块和数字解码模块，所述A/D转换模块用于通过A/D转换器将所述信息采集模块采集的模拟视频信号转换为数字视频信号，所述数字解码模块与所述A/D转换模块相连接，所述数字解码模块用于将经过所述A/D转换模块转换后的数字视频信号其转化为YCbCr格式视频数据；所述存储单元与所述视频解码单元相连接，所述存储单元用于存储经过所述视频解码单元解码后的视频信号、所述信息采集模块采集的信息和相关参数信息。

6.根据权利要求5所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述MCU模块还包括图像光照增强单元，所述图像光照增强单元与所述存储单元相连接，所述图像光照增强单元包括滤波模块、曝光补偿模块和亮度补偿模块，所述滤波模块用于通过均值滤波器对所述存储单元存储的存储单元进行低通滤波的处理，所述曝光补偿模块和所述亮度补偿模块均与所述滤波模块相连接，所述曝光补偿模块用于根据经过所述滤波模块处理后的图像的图像过曝率和自动曝光目标函数提来调整自动曝光参数值；所述亮度补偿模块包括转换单元和伽马校正单元，所述转换单元用于通过格式转换将经过所述滤波模块处理后的视频数据转换为Y、Cb和Cr三个通道的视频数据，所述伽马校正单元与所述转换单元相连接，所述伽马校正单元用于对Y通道的视频数据进行分段伽马校正。

7.根据权利要求6所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述MCU模块还包括目标检测单元，所述目标检测单元与所述图像光照增强单元相连接，所述目标检测单元包括区域划分模块、预处理模块和检测模块，所述区域划分模块用于将经过所述图像光照增强单元处理后的视频图像划分为多个区域，并对各个区域进行位置标记，所述预处理模块与所述区域划分模块相连接，所述预处理模块用于对所述区域划分模块划分后的各个区域图像信息进行归一化和去均值处理，所述检测模块与所述预处理模块相连接，所述检测模块用于将经过所述预处理模块处理后的各个区域图像输入到训练好的M2Det模型进行目标检测，并将各个区域的检测结果综合处理作为整幅图像的目标检测结果，所述M2Det模型通过Python语言在PyTorch框架下训练得到。

8.根据权利要求1所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述驱动模块包括LED驱动器和光电耦合器，所述LED驱动器包括采样电阻、误差放大器、比较器和MOSFET驱动器，所述误差放大器与所述采样电阻相连接，所述比较器与所述误差放大器相连接，所述MOSFET驱动器与所述比较器相连接；所述光电耦合器与所述LED驱动器相连接，所述光电耦合器用于对所述LED驱动器和所述补光模块进行电气隔离。

9.根据权利要求1所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述补光模块包括LED补光灯组，所述LED补光灯组用于通过频闪方式对视频采集过程补光。

10.根据权利要求1所述的基于YCrCb空间光照增强的实时夜间视频监测系统，其特征在于，所述播放模块包括触摸显示单元、按键单元和指示灯单元，所述触摸显示单元通过LCD触摸显示屏播放视频信息，并将用户的触摸操作指令信息发送至所述MCU模块；所述按键单元与所述触摸显示单元相连接，所述按键单元包括锁屏按键和音量按键，所述锁屏按键用于所述LCD触摸显示屏的打开与关闭，所述音量按键用于视频播放音量的调节；所述指示灯单元与所述触摸显示单元相连接，所述指示灯单元用于通过双色LED灯指示所述LCD触摸显示屏的电源接通情况。

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