基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)控系統(tǒng)，具體說，是基于嵌入式DSP、FPGA或ARM的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，通過將攝像頭采集到的視頻的每一幀圖像轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)空間，對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡，然后輸出到顯示屏顯示。
【背景技術】
[0002]監(jiān)控系統(tǒng)目前已廣泛地應用于現(xiàn)代生活中，從室內(nèi)監(jiān)控到道路監(jiān)控再到公共場所監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)無處不在。校園教室監(jiān)控可以確定學生考試當中是否做弊并作為憑證，家庭監(jiān)控可以預防犯罪或在正當權益受到侵害后給警方提供線索，道路監(jiān)控可以確定交通事故的原因及責任方，小區(qū)監(jiān)控可以預防犯罪或在案發(fā)后給警方提供線索和證據(jù)，大型商場或博物館等場所的監(jiān)控可以預防失竊和破壞或在案發(fā)后給警方提供破案線索。
[0003]然而在光線比較暗的環(huán)境里，比如室內(nèi)光線不充足的情況下或在傍晚時分，目前社會上使用的監(jiān)控系統(tǒng)采集到的視頻比較暗從而看不到細節(jié)，這可能會造成重要信息的缺失。比如小區(qū)保安由于看不到監(jiān)控畫面中的細節(jié)，不能及時發(fā)現(xiàn)可疑人物的犯罪行為，從而不能及時制止犯罪，這將有可能對受害者造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。
[0004]不難看出，上述缺點的癥結(jié)在于光線不充足的情況下監(jiān)控系統(tǒng)采集到的視頻看不到細節(jié)，若能在這種情況下，對采集到的視頻進行處理，使它還原出本來的細節(jié)信息，監(jiān)控人員將不會因為光線比較暗而錯過監(jiān)控畫面中的重要異?，F(xiàn)象。
[0005]現(xiàn)有的專利針對于彩色圖像有說明通過直方圖均衡來達到圖像增強的效果，然而是在RGB彩色空間完成的，在RGB彩色空間進行直方圖均衡，會產(chǎn)生不同程度的色彩偏差；針對這種缺陷，本專利提出將彩色圖像先從RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV (或HSI)彩色空間，提取亮度V (或I)分量并對其進行直方圖均衡，再轉(zhuǎn)換回RGB彩色空間，這種處理方法不會產(chǎn)生色彩偏差，同時也達到了圖像增強的目的，整幅圖像的對比度、飽和度和亮度都有了明顯提升?，F(xiàn)有的專利也沒有將這種處理方法和嵌入式DSP、FPGA或ARM結(jié)合起來應用于監(jiān)控系統(tǒng)中，于是本專利提出將對彩色圖像在HSV(或HSI)彩色空間對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡這種方法，和嵌入式DSP、FPGA或ARM結(jié)合起來應用于監(jiān)控系統(tǒng)中，來克服光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面中細節(jié)信息丟失的缺陷，使監(jiān)控人員可以通過觀看監(jiān)控畫面及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，及時排查、報警，將損失或傷害程度降到最低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的，是提供一種基于嵌入式DSP、FPGA或ARM的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，用于改善目前社會上使用的監(jiān)控系統(tǒng)在弱光下的性能，通過對監(jiān)控視頻的每一幀圖像進行圖像增強，使其在弱光下細節(jié)信息缺失的圖像還原出原來應該有的細節(jié)信息，并將經(jīng)過改善后的視頻輸出到顯示屏上。其技術方案是:
[0007]基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，用于改善監(jiān)控系統(tǒng)在光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面的質(zhì)量，該系統(tǒng)包括:
[0008]-嵌入式DSP、FPGA或ARM，用于在HSV(或HSI)彩色空間對亮度V (或I)分量進行直方圖均衡；
[0009]-攝像頭，用于采集視頻圖像；該攝像頭與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接;
[0010]-顯示屏，用于顯示經(jīng)過圖像增強處理之后的視頻；該顯示屏與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接；
[0011]-存儲器，用于存儲監(jiān)控視頻，以供調(diào)回查看；該存儲器與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接；
[0012]基于嵌入式DSP、FPGA或ARM的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)按如下步驟工作:
[0013](I)、攝像頭采集到一幀YUV彩色空間的圖像；
[0014](2)、嵌入式DSP、FPGA或ARM對這幀圖像進行空間轉(zhuǎn)換，由原來的YUV彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，再由RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)彩色空間；
[0015](3)、嵌入式DSP、FPGA或ARM從這幀圖像分離出亮度V (或I)分量，然后對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡；
[0016](4)、將直方圖均衡后的亮度V (或I)分量和原來的H及S分量對應結(jié)合，保存到HSV (或HSI)彩色空間；
[0017](5)、將圖像從HSV(或HSI)彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間；
[0018](6)、將這幀圖像輸出到顯示屏顯示，同時以視頻的格式存儲于存儲器內(nèi)；
[0019](7)、重復步驟(I)?(6) ο
[0020]本發(fā)明的有益效果:基于嵌入式DSP、FPGA或ARM的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面中細節(jié)信息缺失的問題，使得經(jīng)過圖像增強處理之后的監(jiān)控畫面在光線比較暗的情況下依然可以看見細節(jié)信息，極大地改善了監(jiān)控畫面的質(zhì)量。同時，監(jiān)控人員可以通過觀看監(jiān)控畫面及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，及時排查、報警，將損失或傷害程度降到最低。
【附圖說明】
[0021]圖1是本系統(tǒng)的硬件架構(gòu)示意圖
[0022]圖2是本系統(tǒng)的具體流程示意圖
[0023]圖3是本系統(tǒng)中對于亮度V(或I)分量進行直方圖均衡處理的算法流程示意圖
【具體實施方式】
[0024]參見圖1，是本系統(tǒng)的硬件架構(gòu)示意圖，包括:
[0025]攝像頭，用于采集彩色圖像；
[0026]DSP/FPGA/ARM，用于對攝像頭采集到的圖像由YUV彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，再由RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)彩色空間，然后對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡，再轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，輸出到顯示屏顯示，并以視頻的格式存儲于存儲器中；
[0027]顯示屏，用于顯示經(jīng)過圖像增強處理之后的視頻；
[0028]存儲器，用于存儲經(jīng)過圖像增強處理之后的視頻，以供調(diào)回查看。
[0029]參見圖2，是本系統(tǒng)的具體流程示意圖，具體步驟如下:
[0030](I)、攝像頭采集一幀圖像；
[0031](2)、如果顯示屏幕的物理尺寸比這幀圖像的像素尺寸小，則通過下采樣，使這幀圖像的像素尺寸和顯示屏幕的物理尺寸匹配；
[0032](3)、將這幀圖像從YUV彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間；
[0033](4)、再從RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)彩色空間；
[0034](5)、提取這幀圖像在HSV (或HSI)彩色空間的亮度V (或I)分量；
[0035](6)、對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡處理，方法及流程參見圖3 ;
[0036](7)、將這幀圖像從HSV(或HSI)彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間；
[0037](8)、將這幀圖像輸出到顯示屏，并以視頻格式存儲于存儲器中；
[0038](9)、重復步驟(I)?⑶。
[0039]參見圖3，是本系統(tǒng)中對于亮度V (或I)分量進行直方圖均衡處理的算法流程示意圖，具體步驟如下:
[0040](I)、統(tǒng)計整幅圖像中各灰度值處的像素點數(shù)目GreyCountNumber [i]，其中i為從O到255的整數(shù)；
[0041](2)、求取各像素點所在灰度級的概率值GreyProbabiIity[i]=GreyCountNumber [i] /TotalPixelNumber, TotalPixelNumber 為整幅圖像的像素點總數(shù)；
[0042](3)、對各灰度級的概率值進行累加，GreyProbabilityCount [i] = GreyProbability[O]+GreyProbability[I]+GreyProbability[2]+...+GreyProbability[i]；
[0043](4)、各灰度級的累加概率值乘以處理的最大灰度值，Map [i]=GreyProbabilityCount[i]*255 ；
[0044](5)、用處理后的數(shù)據(jù)值對各像素點的灰度值進行映射，GreyNew =Map[GreyOld]；
[0045]附帶說明，為使DSP、FPGA或ARM能與系統(tǒng)的內(nèi)存條件、攝像頭、顯示屏和存儲器配套使用，對程序也應做適應性調(diào)整，這對從事嵌入式研發(fā)的技術人員而言，是件輕而易舉的事情，這里不再詳述。
【主權項】
1.基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，用于改善監(jiān)控系統(tǒng)在光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面的質(zhì)量，該系統(tǒng)包括: -嵌入式DSP、FPGA或ARM，用于在HSV (或HSI)彩色空間對亮度V (或I)分量進行直方圖均衡； -攝像頭，用于采集視頻圖像；該攝像頭與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接； -顯示屏，用于顯示經(jīng)過圖像增強處理之后的視頻；該顯示屏與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接； -存儲器，用于存儲監(jiān)控視頻，以供調(diào)回查看；該存儲器與嵌入式DSP、FPGA或ARM的外設接口連接； 基于嵌入式DSP、FPGA或ARM的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)按如下步驟工作: (1)、攝像頭采集到一幀YUV彩色空間的圖像； (2)、嵌入式DSP、FPGA或ARM對這幀圖像進行空間轉(zhuǎn)換，由原來的YUV彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，再由RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)彩色空間； (3)、嵌入式DSP、FPGA或ARM從這幀圖像分離出亮度V(或I)分量，然后對亮度V(或I)分量進行直方圖均衡； (4)、將直方圖均衡后的亮度V(或I)分量和原來的H及S分量對應結(jié)合，保存到HSV (或HSI)彩色空間； (5)、將圖像從HSV(或HSI)彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間； (6)、將這幀圖像輸出到顯示屏顯示，同時以視頻的格式存儲于存儲器內(nèi)； (7)、重復步驟(I)?(6)02.如權利要求1所述的基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式芯片可以是DSP、FPGA或ARM中的任何一種，也可以是DSP和FPGA協(xié)同工作、DSP和ARM協(xié)同工作、FPGA和ARM協(xié)同工作、或者DSP和FPGA和ARM協(xié)同工作。3.如權利要求1所述的基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述彩色圖像的直方圖均衡，是將彩色圖像由其他彩色空間轉(zhuǎn)換至HSV(或HSI)彩色空間，對其亮度V(或I)分量進行直方圖均衡。
【專利摘要】基于嵌入式技術的圖像增強監(jiān)控系統(tǒng)，用于改善光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面的質(zhì)量。攝像頭采集圖像，嵌入式DSP、FPGA或ARM將其由YUV彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，再由RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSV(或HSI)彩色空間，提取亮度V(或I)分量并對其進行直方圖均衡，然后由HSV(或HSI)彩色空間轉(zhuǎn)換到RGB彩色空間，輸出到顯示屏顯示，同時以視頻的格式存儲于存儲器中，以供回調(diào)查看。克服了光線比較暗的情況下監(jiān)控畫面中細節(jié)信息丟失的缺陷，使監(jiān)控人員可以通過觀看監(jiān)控畫面及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，及時排查、報警，將損失或傷害程度降到最低。
【IPC分類】H04N7/18, G08B13/196, H04N5/14, G06T5/00
【公開號】CN105163087
【申請?zhí)枴緾N201510600887
【發(fā)明人】陳客松, 鞏云龍, 周揚, 朱虎
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月18日