專利名稱：一種補光控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)，尤其涉及一種監(jiān)控攝像機的補光控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，攝像機帶補光的設(shè)計方案在監(jiān)控領(lǐng)域的應用越來越廣泛。帶補光攝像機可以在夜晚或其他低照度情況下有效增強監(jiān)控畫面圖像質(zhì)量。針對攝像機監(jiān)控距離的不同， 一般需要采用不同角度的補光燈與攝像機配合，以實現(xiàn)對不同監(jiān)控距離的覆蓋。目前在補光聯(lián)動的實現(xiàn)上有兩種方式。
第一種方案是采用機芯倍率與補光燈角度的聯(lián)動方式。該方案采用不同的機芯倍率下開啟不同角度的補光燈來實現(xiàn)，其主要原理是確保機芯視場角與補光燈角度互相匹配，避免差異過大導致的手電筒效應或補光不足問題。這種方案存在明顯的缺陷補光燈控制無法根據(jù)被監(jiān)控物體的實際情況做相應調(diào)節(jié)。第二種方案是根據(jù)圖像亮度來實現(xiàn)聯(lián)通， 其原理是自動調(diào)節(jié)補光燈工作電流。根據(jù)圖像亮度處理算法，判斷當前圖像的亮度，適當調(diào)節(jié)補光燈工作電流，避免過曝和圖像過暗的問題。這種方案的問題是調(diào)節(jié)補光燈工作電流只是調(diào)節(jié)整體畫面的亮度，無法改善局部監(jiān)控畫面的補光效果。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種補光控制裝置，應用于監(jiān)控攝像機上，其中該監(jiān)控攝像機至少包括一個主用補光燈，該裝置包括移動檢測模塊、圖像處理模塊、計算匹配模塊以及補光控制模塊，其中
移動檢測模塊，用于檢測監(jiān)控畫面中的移動物體，當檢測到移動物體時通知圖像處理模塊進行處理；
圖像處理模塊，用于確定移動物體在監(jiān)控畫面的占據(jù)參數(shù)；
計算匹配模塊，用于根據(jù)所述占據(jù)參數(shù)以及攝像機視場參數(shù)計算出理想補光角度，并根據(jù)理想補光角度確定并輸出補光調(diào)整命令；
補光控制模塊，用于根據(jù)補光調(diào)整命令對至少一個主用補光燈進行控制以實現(xiàn)對移動物體的補光。
本發(fā)明檢測移動物體，然后為移動物體計算出理想補光角度，據(jù)此對主用補光燈進行調(diào)整從而實現(xiàn)非常有針對性的補光方案，補光效率相對于現(xiàn)有技術(shù)而言有了極大的提聞。


圖I是本發(fā)明一種實施方式中補光控制裝置的邏輯結(jié)構(gòu)圖。
圖2是一種相對移動物體補光燈角度過大的示意圖。
圖3是一種相對移動物體補光燈角度過小的示意圖。
圖4是一種相對移動物體補光燈角度適中的示意圖。
圖5是本發(fā)明一種實施方式中確定Hmax參數(shù)的示意圖。
圖6是本發(fā)明一種實施方式中確定Wmax參數(shù)的示意圖。
圖7是本發(fā)明一種確定占據(jù)半徑P的示意圖。
圖8是本發(fā)明一種確定理想補光角度的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供更加智能的補光方案來彌補現(xiàn)有技術(shù)中攝像機補光所存在的問題。請參考圖1，在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種補光控制裝置，該裝置包括照度檢測模塊、移動檢測模塊、圖像處理模塊、計算匹配模塊以及補光控制模塊。該裝置應用在攝像機上，可以通過軟件來實現(xiàn)，也可以通過可編程的邏輯器件來實現(xiàn)，甚至可以通過專用的硬件來實現(xiàn)。該裝置運行在攝像機內(nèi)部執(zhí)行如下的處理流程。
步驟101，照度檢測模塊用于檢測攝像機當前環(huán)境是否為低照度環(huán)境，如果是則通知補光控制模塊開啟輔助補光燈；
步驟102，移動檢測模塊檢測監(jiān)控畫面中的移動物體，當檢測到移動物體時通知圖像處理模塊進行處理；
步驟103，圖像處理模塊確定移動物體在監(jiān)控畫面中的占據(jù)參數(shù)并輸出；
步驟104，計算匹配模塊根據(jù)步驟103輸出的占據(jù)參數(shù)以及攝像機視場參數(shù)計算出理想補光角度，并根據(jù)理想補光角度確定并輸出補光調(diào)整命令；
步驟105，補光控制模塊根據(jù)補光調(diào)整命令對至少一個主用補光燈進行控制以實現(xiàn)對移動物體的補光。
步驟106，曝光檢測模塊定期檢測移動物體的曝光質(zhì)量，并在曝光質(zhì)量不符合預定標準時輸出補光調(diào)整命令給所述補光控制模塊。
本申請發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)帶補光燈的攝像機在低照度情況下，補光效果需要補光燈角度與監(jiān)控物體進行很好地配合才能達到高質(zhì)量的補光效果，這是因為很多應用中， 監(jiān)控應用最關(guān)注的就是被監(jiān)控的移動物體。請參考圖2，當補光燈角度很大，被監(jiān)控物體在整個監(jiān)控畫面中所占比例很小時，此時所能達到被監(jiān)控物體的補光能量就很小，此時補光效果就比較暗。相反的情況請參考圖3，當補光燈角度很小，被監(jiān)控物體在整個監(jiān)控畫面中所占比例很大或已超出監(jiān)控視角時，所能達到被監(jiān)控物體的補光就很強，此時就會造成監(jiān)控畫面中被監(jiān)控物體的過曝問題或者局部過曝的問題。請參考圖4，只有補光燈角度與被監(jiān)控物體高度和距離的配合才能達到比較好的補光效果。
在一般情況下，當攝像機處于低照度環(huán)境下的時候，攝像機系統(tǒng)的照度檢測模塊可以檢測到攝像機當前是否處于低照度環(huán)境中，如果是進入低照度環(huán)境則通知補光控制模塊開啟輔助補光燈。輔助補光燈在本發(fā)明中的主要作用是為了保持監(jiān)控畫面具有較好的可識別性。在本發(fā)明中，如果使用輔助補光燈通常可以采用較低功耗或者成本較低的補光燈， 其補光角度通常都大于等于任何一個主用補光燈，因為其僅僅是輔助補光的作用。當然輔助補光燈并不是在所有場景中都是必須的，有些應用場景中，可能隨時都有日光或者燈光， 比如酒店大堂這樣的應用場合等。
如前所述，移動物體作為被監(jiān)控物體是監(jiān)控應用中關(guān)心的重點。當移動物體出現(xiàn)在畫面中時，移動檢測模塊可以基于各種成熟的算法檢測到該移動物體并且至少可以獲得其輪廓信息，移動物體的檢測和識別的具體實現(xiàn)可以參考各種現(xiàn)有技術(shù)來實施。一旦移動物體被檢測到，此時其就成為本發(fā)明中補光的關(guān)注重點。以下通過較佳的實例介紹本發(fā)明是如何實現(xiàn)圖4那樣理想補光效果的。
請參考圖4-圖6的示意，假設(shè)被監(jiān)控物體是一個人體。首先，圖像處理模塊確定被監(jiān)控的移動物體兩端在監(jiān)控畫面垂直方向距離中心點的垂直距離(也就是縱向距離，可以像素為單位進行計算)，即圖4中的hi以及h2，取hi以及h2最大值Hmax=max(hl、h2)， 圖4中的h代表監(jiān)控畫面一半的高度，即有效行數(shù)的1/2。其次，圖像處理模塊確定被監(jiān)控移動物體兩端在監(jiān)控畫面水平方向距離中心點的水平距離，即圖6中的wl以及《2，取wl以及w2最大值Wmax=max(wl、w2),圖6中的w代表監(jiān)控畫面一半的寬度，即每行中有效像素的1/2。最后，以Hmax以及Wmax作為直角三角形的兩個直角邊，根據(jù)勾股定理計算出斜邊 P,即P的平方等于Hmax的平方與Wmax的平方之和。請參考圖7，以畫面中心為圓心，P為半徑作圓，該圓形所占據(jù)的區(qū)域可以基本完整地將移動物體包圍在其中，以此圓形作為較佳的補光區(qū)域(或稱為補光圓)，可以實現(xiàn)良好的補光效果，至少確保補光能量不至于浪費， 也可以避免物體局部有曝光。在本實施方式中，P就是所述占據(jù)參數(shù)，在本實施方式中稱為占據(jù)半徑，P的計算方法有很多，未必一定要使用上述方法，也可以使用其他算法，只要計算出來的P值不會導致補光圓的邊緣與移動物體邊緣之間有非常的大間隙即可。舉例來說， 可以使用最簡單的算法P=Hmax+Wmax,通常需要滿足PP的平方等于Hmax的平方與Wmax的平方之和。
在本實施方式中P是所述占據(jù)參數(shù)，計算匹配模塊可以根據(jù)P以及攝像機視角參數(shù)計算出理想補光角度a。攝像機有兩個方向的視角，采用哪個視角均可。請參考圖8，以垂直方向的視角為例，攝像機的視場參數(shù)包括垂直視角參數(shù)b以及垂直長度參數(shù)(比如h)， 根據(jù)三角函數(shù)相關(guān)定理可以得知Tg (b/2) /Tg (a/2) =h/P,由于b、h以及P都已經(jīng)獲取到，因此可以計算出a。同樣的道理，如果使用縱向視角以及縱向上的長度參數(shù)同樣可以計算出所述理想補光角度。需要說明的是，由于移動物體可能會在畫面中不斷移動，因此圖像處理模塊以及計算匹配模塊都可以周期性地執(zhí)行相應處理來實現(xiàn)周期性的輸出，最終實現(xiàn)周期性的調(diào)整。
計算匹配模塊在確定理想補光角度之后需要確定如何對補光燈進行調(diào)整，也就是要輸出補光調(diào)整命令。補光調(diào)整命令是一個廣泛的定義，其將因補光燈的類型和數(shù)量不同而有所不同。假如主用補光燈的補光角度是可變的，那么輸出的補光調(diào)整命令是增大或者縮小補光角度以使得調(diào)整后的補光燈的補光角度等于或者最接近于理想補光角度。考慮到目前角度可變的補光燈成本還較高且可選的產(chǎn)品也比較少，在另一種實施方式中可以選擇多個固定補光角度的主用補光燈。此時補光調(diào)整命令可以是開啟補光角度與理想補光角度最接近的主用補光燈，或者開啟補光角度與理想角度最接近且補光角度大于理想補光角度的主用補光燈，或者是開啟補光角度與理想補光角度最接近以及角度差在20%以內(nèi)的任意一個主用補光燈。由此可見，在本實施方式中，補光調(diào)整命令的生成可以依據(jù)開發(fā)人員預設(shè)的規(guī)則來生成，這個預設(shè)的規(guī)則可以根據(jù)實際應用的需要進行各種變化。補光控制模塊在收到補光調(diào)整命令之后生成相應的驅(qū)動命令來控制主用補光燈。補光控制模塊通常是一個或者多個驅(qū)動程序來實現(xiàn)，其通常匹配于受控的主用補光燈以及輔助補光燈。
事實上，以上實施方式中，可以得到一個與理想補光很接近的補光調(diào)整方案。然而有些情況下，開啟主用補光燈之后仍然可能需要進一步調(diào)整。比如說，主用補光燈開啟之后可能會造成被監(jiān)控物體出現(xiàn)過曝的問題，因為有些時候輔助補光燈與主用補光燈之間補光效果之和可能過大，而且還有可能外界光線出現(xiàn)了一定的增強。因此本發(fā)明中，曝光檢測模塊定期檢測移動物體的曝光質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)過曝則可以輸出降低補光輸出的補光調(diào)整命令，如果發(fā)現(xiàn)曝光不足，則可以相應輸出提高補光輸出的補光調(diào)整命令。每次提高或者降低都可以按照一定步長進行，也可以按照預設(shè)算法估算出降低和提高的調(diào)整值。
本發(fā)明檢測移動物體，然后為移動物體計算出理想補光角度，據(jù)此對主用補光燈進行調(diào)整從而實現(xiàn)非常有針對性的補光方案，而優(yōu)選的方式中，又可以通過曝光檢測來對補光進行微調(diào)整，使得補光效率相對于現(xiàn)有技術(shù)而言有了極大的提高。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種補光控制裝置，應用于監(jiān)控攝像機上，其中該監(jiān)控攝像機至少包括一個主用補光燈，該裝置包括移動檢測模塊、圖像處理模塊、計算匹配模塊以及補光控制模塊，其特征在于移動檢測模塊，用于檢測監(jiān)控畫面中的移動物體，當檢測到移動物體時通知圖像處理模塊進行處理；圖像處理模塊，用于確定移動物體在監(jiān)控畫面的占據(jù)參數(shù)；計算匹配模塊，用于根據(jù)所述占據(jù)參數(shù)以及攝像機視場參數(shù)計算出理想補光角度，并根據(jù)理想補光角度確定并輸出補光調(diào)整命令；補光控制模塊，用于根據(jù)補光調(diào)整命令對至少一個主用補光燈進行控制以實現(xiàn)對移動物體的補光。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于該攝像機還包括輔助補光燈，其中輔助補光燈的補光角度不小于任何一個主用補光燈的補光角度；該裝置還包括照度檢測模塊，用于檢測攝像機當前環(huán)境是否為低照度環(huán)境，如果是則輸出開啟輔助補光燈的補光調(diào)整命令，補光控制模塊根據(jù)該補光調(diào)整命令開啟輔助補光燈。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述主用補光燈為補光角度可變的補光燈， 所述計算匹配模塊輸出的補光調(diào)整命令為擴大或縮小主用補光燈的補光角度。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，該監(jiān)控攝像機至少包括兩個補光角度固定的主用補光燈，所述計算匹配單元用于根據(jù)理想補光角度使用預設(shè)的規(guī)則確定需要開啟的主用補光燈，所述補光調(diào)整命令為開啟所述需要開啟的主用補光燈。
5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述圖像處理單元定期輸出所述占據(jù)參數(shù)， 所述計算匹配單元相應定期輸出補光調(diào)整命令。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述攝像機視場參數(shù)包括視角參數(shù)以及該視角上的長度參數(shù)，所述計算匹配單元使用三角算法計算出所述理想補光角度。
7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述占據(jù)參數(shù)為占據(jù)半徑P，所述占據(jù)半徑 P，P的平方大于等于Hmax平方與Wmax平方之和，其中Hmax為移動物體兩端在監(jiān)控畫面垂直方向距離中心點的最遠的垂直距離，Wmax為移動物體兩端在監(jiān)控畫面水平方向距離中心點的最遠的水平距離。
8.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于該裝置還包括曝光檢測模塊，用于定期檢測移動物體的曝光質(zhì)量，并在曝光質(zhì)量不符合預定標準時輸出調(diào)整補光輸出的補光調(diào)整命令給所述補光控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種補光控制裝置，應用于監(jiān)控攝像機上，其中該監(jiān)控攝像機至少包括一個主用補光燈，該裝置包括移動檢測模塊，用于檢測監(jiān)控畫面中的移動物體，當檢測到移動物體時通知圖像處理模塊進行處理；圖像處理模塊，用于確定移動物體在監(jiān)控畫面的占據(jù)參數(shù)；計算匹配模塊，用于根據(jù)所述占據(jù)參數(shù)以及攝像機視場參數(shù)計算出理想補光角度，并根據(jù)理想補光角度確定并輸出補光調(diào)整命令；補光控制模塊，用于根據(jù)補光調(diào)整命令對至少一個主用補光燈進行控制以實現(xiàn)對移動物體的補光。本發(fā)明檢測移動物體，然后為移動物體計算出理想補光角度，據(jù)此實現(xiàn)非常有針對性的補光方案，補光效率相對于現(xiàn)有技術(shù)而言有了極大的提高。
文檔編號H04N7/18GK102984510SQ20121057044
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者李海濤, 孫一飛 申請人:浙江宇視科技有限公司