RU2216784C2

RU2216784C2 - Method for generating video signal for automatic vehicle number identifying system

Info

Publication number: RU2216784C2
Application number: RU2002101907A
Authority: RU
Inventors: Б.В. Гринберг; Г.Г. Иванов; Ю.Л. Корсаков; А.М. Нефедьев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Эскорт-Центр"
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-11-20

Abstract

FIELD: automation and computer engineering. SUBSTANCE: more flexible adjustment of video equipment depending on illumination of field of vision is attained due to the fact that cyclic exposure is effected in video camera by four adjustable exposure times and digital video signal is additionally divided into signals corresponding to superlow and superhigh exposure, each of four generated video signals being subjected to adaptive amplification and gamma correction; one of them is used for controlling lens diaphragm. EFFECT: enhanced probability of vehicle number identification. 1 cl, 1 dwg

Description

Способ формирования видеосигнала для системы автоматического распознавания номеров транспортных средств (САРН) относится к автоматике и вычислительной технике и предназначен для использования в системах при наблюдении за объектами в реальных уличных условиях все сезонно и круглосуточно. The method of generating a video signal for the automatic vehicle number recognition system (SARN) relates to automation and computer technology and is intended for use in systems when monitoring objects in real street conditions all seasonally and round-the-clock.

В настоящее время, для распознавания номеров транспортных средств широко используются различные телекамеры таких фирм, как Watec, Sony, Panasonic и др, в которых используется способ формирования видеосигнала, не обеспечивающий требуемое для САРН качество изображения номера в широком диапазоне рабочих яркостей, что не позволяет достигнуть высокой вероятности распознавания при использовании системы в сложных условиях [1]. Currently, various cameras of such companies as Watec, Sony, Panasonic, etc., are widely used to recognize vehicle numbers, which use a method of generating a video signal that does not provide the required image quality for the SARN in a wide range of operating brightnesses, which does not allow reaching high probability of recognition when using the system in difficult conditions [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ формирования видеосигнала, используемый в телевизионной камере Panasonic WV-BP554, основанный на синтезе стандартного сигнала видеокадра на основе двухвыдержковой циклической экспозиции с фиксированными значениями 1/50 и 1/2000 с[2]. The closest in technical essence to the present invention is a video signal generation method used in a Panasonic WV-BP554 television camera, based on the synthesis of a standard video frame signal based on two shutter speed cyclic exposure with fixed values of 1/50 and 1/2000 s [2].

Наблюдаемое телекамерой изображение проецируется через объектив, управляемый стандартным видеосигналом, формируемым на выходе телекамеры, на светочувствительный элемент, осуществляющий циклическое экспонирование с двумя фиксированными выдержками и преобразование оптического входного сигнала в электрический видеосигнал. Полученный видеосигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, в результате чего формируется цифровой видеосигнал. Далее производится его демультиплексирование (выделение сигналов с малой и большой экспозицией) и время/масштабное преобразование, согласующее выделенные сигналы по времени (синхронизация). После этого осуществляется синтез полученных синхронизированных сигналов в единый сигнал, сочетающий в себе их структурно выраженные в разных яркостных диапазонах элементы. Далее сформированный таким образом результирующий сигнал подвергается адаптивной гамма-коррекции. The image observed by the camera is projected through the lens, controlled by the standard video signal generated at the camera output, onto the photosensitive element, performing cyclic exposure with two fixed shutter speeds and converting the optical input signal into an electrical video signal. The received video signal undergoes analog-to-digital conversion, as a result of which a digital video signal is generated. Then it is demultiplexed (signals with small and large exposures are selected) and time / scale conversion, matching selected signals in time (synchronization). After that, the synthesis of the received synchronized signals into a single signal is carried out, combining their elements structurally expressed in different brightness ranges. Further, the resulting signal thus formed is subjected to adaptive gamma correction.

Недостатками этого способа являются невозможность его использования для обработки изображений динамических сцен, необходимость использования специальных ПЗС-матриц, недостаточные для измерительных телевизионных систем, работающих в реальных уличных условиях, динамический диапазон и отношение сигнал/шум, необходимость дополнительной цифровой обработки для синтеза интегрального изображения, условно репрезентативного визуально, но не с измерительной точки зрения. The disadvantages of this method are the impossibility of its use for processing images of dynamic scenes, the need to use special CCD matrices, insufficient for measuring television systems operating in real street conditions, the dynamic range and the signal-to-noise ratio, the need for additional digital processing for synthesis of the integrated image, conditionally representative visually, but not from a measuring point of view.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение видеосигнала, обеспечивающего требуемое для САРН качество изображения номера в широком диапазоне рабочих яркостей. The problem to which the invention is directed is to obtain a video signal that provides the required image quality for the SARN in a wide range of operating brightnesses.

Для решения поставленной задачи в заявляемом способе наблюдаемое телекамерой изображение проецируется через объектив, управляемый специально формируемым видеосигналом, на светочувствительный элемент, осуществляющий циклическое экспонирование с четырьмя регулируемыми выдержками и преобразование оптического входного сигнала в электрический видеосигнал. Полученный видеосигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, в результате чего формируется цифровой видеосигнал. Далее производится его разделение на сигналы, соответствующие сверхмалой, малой, большой и сверхбольшой экспозициям, определяемым динамикой наблюдаемой пространственной сцены. Далее каждый из сформированных таким образом сигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции. Один из этих сигналов преобразуется к специальному виду, пригодному для управления диафрагмой объектива. В отличиe от этого, в прототипе для управления диафрагмой объектива используется искусственно синтезированный видеосигнал. To solve the problem in the claimed method, the image observed by the camera is projected through a lens controlled by a specially generated video signal onto a photosensitive element that performs cyclic exposure with four adjustable shutter speeds and converts the optical input signal into an electrical video signal. The received video signal undergoes analog-to-digital conversion, as a result of which a digital video signal is generated. Then it is divided into signals corresponding to ultra-small, small, large and extra-large exposures, determined by the dynamics of the observed spatial scene. Further, each of the signals thus formed is subjected to adaptive amplification and gamma correction. One of these signals is converted to a special form suitable for controlling the lens aperture. In contrast, the prototype uses an artificially synthesized video signal to control the lens aperture.

Полученные сигналы представляют пространственную сцену в различных яркостных диапазонах и позволяют наблюдать все детали изображения без искусственного синтеза по структурно выраженным элементам, который приводит к потере информации, особенно существенной для измерительных систем. Результирующие сигналы могут быть использованы как в системе видеонаблюдения (в режиме квадратора), так и в любой измерительной системе, где производится их раздельная обработка с выделением не абстрактных деталей, а конкретных признаков, характерных для решаемой прикладной задачи. The obtained signals represent a spatial scene in different brightness ranges and allow you to observe all the details of the image without artificial synthesis by structurally expressed elements, which leads to the loss of information, especially significant for measuring systems. The resulting signals can be used both in a video surveillance system (in quad mode), and in any measuring system where they are separately processed with highlighting not abstract details, but specific features characteristic of the applied problem.

Способ осуществляется с помощью устройства формирования видеосигнала, функциональная схема которого представлена на чертеже. The method is carried out using a device for generating a video signal, a functional diagram of which is shown in the drawing.

Устройство формирования видеосигнала содержит (см. чертеж) объектив с управляемой диафрагмой 1, последовательно соединенные датчик видеосигнала 2, блок захвата видеокадра 3, АЦП 4 и демультиплексор цифрового видеосигнала 5, последовательно которому подключены четыре корректора видеосигнала 6-9 и четыре запоминающих устройства 10-13, выходы которых подключены к соответствующим входам мультиплексора цифрового видеосигнала 14, первый выход которого является выходом устройства, а второй подключен к блоку управления 15, выходы которого подключены к соответствующим входам управления объектива с управляемой диафрагмой 1, датчика видеосигнала 2, блока захвата видеокадра 3, демультиплексора цифрового видеосигнала 5 и мультиплексора цифрового видеосигнала 14. The video signal conditioning apparatus comprises (see the drawing) a lens with a controlled aperture 1, a video signal sensor 2 connected in series, a video frame capture unit 3, an ADC 4 and a digital video signal demultiplexer 5, in series with which four video signal corrector 6-9 and four memory devices 10-13 are connected the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the digital video multiplexer 14, the first output of which is the output of the device, and the second is connected to the control unit 15, the outputs of which are connected s to the corresponding control inputs of the lens with a controlled aperture 1, video sensor 2, video capture unit 3, digital video demultiplexer 5 and digital video multiplexer 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С помощью объектива 1 на датчик видеосигнала 2 проецируется изображение контролируемой зоны. С помощью блока захвата видеокадра 3 осуществляется экспонирование с заданным блоком управления 15 временем накопления и захват видеокадра. Полученный видеосигнал оцифровывается АЦП 4 и поступает в демультиплексор 5, который осуществляет разделение цифрового видеосигнала на сигналы, соответствующие разным величинам времени экспозиции: сверхмалой, малой, большой и сверхбольшой. Каждый из сформированных сигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции в соответствующем корректоре видеосигнала 6-9 и сохраняются в соответствующих запоминающих устройствах 10-13 в виде видеокадров и далее через мультиплексор 14 для дальнейшей обработки поступают в САРН. Блок управления 15 осуществляет синхронизацию и управление работой остальных блоков, а именно:
- формирует сигнал управления диафрагмой объектива 1, соответствующий выбранному уровню яркостной привязки, соответствующему одному из четырех видеосигналов (времен экспозиции) от мультиплексора цифрового видеосигнала 14;
- формирует циклические сигналы управления временем экспозиции заряда в датчике видеосигнала 2;
- осуществляет управление захватом кадра в блоке захвата кадра 3;
- производит синхронизацию работы демультиплексора 5 и мультиплексора 14,
В результате способ формирования видеосигнала за счет использования четырех яркостных срезов без их искусственного совмещения в одном цифровом кадре позволяет достигнуть высокой вероятности распознавания номеров в САРН, а так же появляется возможность гибкой настройки времен экспозиции яркостных срезов в зависимости от окружающих условий.Using the lens 1, the image of the monitored zone is projected onto the video sensor 2. Using the capture unit of the video frame 3, the exposure time with the predetermined control unit 15 is the accumulation time and capture of the video frame. The resulting video signal is digitized by the ADC 4 and fed to the demultiplexer 5, which performs the separation of the digital video signal into signals corresponding to different exposure times: ultra-small, small, large and extra-large. Each of the generated signals is subjected to adaptive amplification and gamma correction in the corresponding video signal corrector 6-9 and stored in the corresponding storage devices 10-13 in the form of video frames and then through the multiplexer 14 for further processing are sent to the SARN. The control unit 15 synchronizes and controls the operation of the remaining blocks, namely:
- generates a control signal of the aperture of the lens 1 corresponding to the selected level of luminance reference corresponding to one of the four video signals (exposure times) from the digital video signal multiplexer 14;
- generates cyclic control signals for the exposure time of the charge in the video sensor 2;
- controls the capture of the frame in the block capture frame 3;
- synchronizes the operation of the demultiplexer 5 and multiplexer 14,
As a result, the method of generating a video signal through the use of four luminance slices without artificially combining them in one digital frame allows a high probability of recognition of numbers in the SARN, as well as the possibility of flexible adjustment of exposure times of luminance slices depending on environmental conditions.

Источники информации
1. Куликов А. Н. "Телевизионное наблюдение при ярком солнечном свете". Журнал "Специальная техника", 1-2001 г., М., "Электрозавод", 2001, с.11-20.Sources of information
1. Kulikov A. N. "Television observation in bright sunlight." The journal "Special equipment", 1-2001, M., "Electrozavod", 2001, S. 11-20.

2. -"- с.18 - прототип. 2. - "- p.18 - prototype.

Claims

A method of generating a video signal for a system of automatic recognition of vehicle numbers, including projecting an image through a lens onto a photosensitive element, cyclic exposure of the image, and converting the optical input signal into an electrical video signal and then into a digital video signal, which is divided into signals corresponding to small and large exposures, characterized in that cyclic exposure is carried out by four adjustable shutter speeds, and digital video nal further divided signals on respective, ultra-ultra low exposures, each formed of four video signals subjected to adaptive amplification and gamma correction, and one of them is used to control the lens aperture.