一种四通道视频补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种四通道视频处理方法，属于数字图像处理技术领域。该方法包括以下步骤：指一路通道为参考通道；获取四通道相机采集的四路当前视频帧图像；将另外三路通道分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则对该通道执行灰度差异调整，所述灰度差异调整的具体方式为：若灰度值差异绝对值小于等于阈值，则调整该通道的图像增益值和OB像素值；若灰度值差异绝对值大于阈值，则调整该通道的亮度。本发明专利技术还提供了一种实现上述方法的系统。本发明专利技术采用外围硬件方式对四通道图像差异进行补偿，使得四通道图像在灰度上保持一致，由此解决由于硬件电路在阻抗、容抗和电路噪声等干扰因素导致的图像失真或图像关键细节丢失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种四通道视频补偿方法及系统
本专利技术涉及数字图像尤其是图像处理
，涉及一种相机四通道补偿方法及系统。
技术介绍
机器视觉在人工智能和机器学习领域快速的发展。机器视觉就是用机器代替人眼来做测量、分析和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成数字信号，传送给专用的图像处理系统，通过图像处理系统的计算，提取出被拍摄目标的信息。图像系统对这些信息进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作或获取现场设备的信息。在视频领域，为了得到更高的图像帧率，通过增加图像输出通道数来实现传感器帧率的提高。由于安森美的Kai-29050传感器可以提供四个通道输出图像的功能，在固定像素时钟保持在最高时钟频率的条件下，通过四路图像的同时输出可以将图像帧率提高到单通道输出图像帧率的4倍。但是，在四路信号输出过程和模数转换过程中，由于不同通道间硬件电路阻抗、容抗和电路噪声等电路特性的细微差别会导致输出图像的灰度会有比较大的差别。同时，在不同工作温度下对四路图像数据的转换也会有一定的影响，这些最终都会反映到实际输出图像的灰度上。目前市面上常用的解决四通道不平衡的方式有1)在相机出厂前对相机图像做一次调整，然后将调整好的参数固定写入图像系统中；2)例如专利CN2014102456555，它通过对四路图像的差异进行分析后，通过算法在原图像亮度和色度的基础上对亮度和色度进行调整和补偿。以上的这些设计会出现以下一些问题：1、硬件开发难度大，开发和调试周期比较长，对不同批次硬件和元器件效果差别较大，而且需要重新调试，增加调试时间。2、相机出厂前只经过一次参数调整后，随着使用时间的增加，器件损耗程度会使器件特性和之前有所不同，经过长时间运行后图像不一致的问题依旧存在；3、相机在不同环境温度下，尤其在传感器输出较多热噪声情况下，图像不一致性也会比较明显；4、通过算法来对图像亮度和色度进行补偿，对原始图像数据进行编辑，从而存在图像失真或图像关键细节丢失的情况，影响后续图像显示和处理效果；5、当通道间差异较大时，通过算法来补偿已经超出了有效的补偿范围，从而使算法补偿的方法失效；
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点和不足，本专利技术提供一种四通道平衡方法及系统，其目的在于，采用外围硬件方式对四通道图像差异进行补偿，使得四通道图像在灰度上保持一致，由此解决由于硬件电路在阻抗、容抗和电路噪声等干扰因素导致的图像失真或图像关键细节丢失的问题。一种四通道视频处理方法，包括以下步骤：(1)指定四通道相机中的一路通道为参考通道；(2)获取四通道相机采集的四路当前视频帧图像；(3)将另外三路通道的视频帧图像的灰度值分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则对该通道执行灰度差异调整，否则，结束；所述灰度差异调整的具体方式为：若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则调整该通道的图像增益值和OB像素值；若灰度值差异绝对值大于阈值T，则调整该通道的亮度。与现有技术相比，本专利技术具有下列优点和积极效果：1、可以通过对硬件或外围光强进行实时调整，使四通道图像灰度保持一致，达到通道间的平衡。2、该方法能够在相机工作环境发生变化的情况下快速、准确的实现四通道图像的调整。3、通过硬件实现四通道图像平衡处理，可以保留传感器获取的原始图像数据，对图像细节进行保留。4、该方法比较容易实现，可以降低FPGA图像处理单元的资源占用情况，同时也可以减少产品在生产过程中通道校验的时间，提高生产效率。5、该方法不固定参考通道的选择，根据每帧图像通道差别情况动态选定参考通道，可以实现最优的调整结果。进一步地，所述若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则调整该通道的图像增益值和OB像素值的具体实现方式为：若灰度值差异为正值，则通过增加图像增益值和OB像素值来增加图像灰度；若灰度值差异为负数，则通过降低图像增益值和OB像素值来降低图像灰度。进一步地，所述增加或减少图像增益值和OB像素值的步长满足：灰度值差异绝对值＝m*G_value+n*OB_value，其中，m表示需要调整的图像增益的步长值，n表示需要调整OB像素的步长值；G_value为调整标准图像增益单元对应的图像灰度值变化量，OB_value为调整标准图像OB像素单元对应的图像灰度值变化量。进一步地，所述若灰度值差异绝对值大于阈值T，则调整该通道的亮度的具体是实现方式为：若灰度差异值为正值，提高该通道的亮度；若当灰度差异值为负值，降低该通道的亮度。进一步地，通过开启LED灯或增强LED灯的驱动电流强度来提高该通道的亮度；通过关闭关闭LED灯或降低LED灯的驱动电流强度来降低该通道的亮度。进一步地，本专利技术给出一种参考通道的较佳实施方式，所述参考通道的确认方式为：提取上一采样时刻得到的四通道视频帧图像；对于每一路视频帧图像，在其拼接边抽样图像子区域，计算图像子区域的灰度均值，将其作为该通道的像素评估值；计算四通道的像素评估值的均值，记为中值；选取最接近中值的像素评估值，将其对应的通道作为参考通道。通过上一视频帧灰度值比较，实时更新参考通道，进一步提高补偿精度。进一步地，对于每一路视频帧图像，在其拼接边抽样多个图像子区域，计算每个子区域的灰度均值，再对多个子区域的灰度均值进行加权求和，将加权求和结果作为该通道的像素评估值。根据每个通道中评估区域的位置的权值不同，一般越靠近拼接顶角的区域权值越大，通过抽样和加权求平均，同时兼顾了计算复杂度和补偿精度。本专利技术还提供了一种四通道视频处理系统，包括：图像数据比较模块，用于将另外三路通道的视频帧图像的灰度值分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则调用灰度差异调整模块，否则，结束；灰度差异调整模块，用于若灰度值差异为正值，则通过增加图像增益值和OB像素值来增加图像灰度；若灰度值差异为负数，则通过降低图像增益值和OB像素值来降低图像灰度；若灰度差异值为正值，则提高该通道的亮度；若灰度差异值为负值，降低该通道的亮度。本专利技术还提供了一种四通道视频处理系统，包括：依次连接的图像传感器、模数信号转换芯片、图像处理单元；图像传感器用于采集四通道的图像数据，模数信号转换芯片用于将图像数据进行模数转换；图像处理单元包括输入数据处理模块、系统控制模块、图像数据比较模块、图像数据传输模块)、四通道图像平衡模块和补光控制模块；其交互关系是：系统控制模块用于控制图像处理单元中的其它四个模块的工作状态；输入数据处理模块用于将从模数信号转换芯片接收到的四路数据输出到图像数据比较模块，图像数据比较模块用于对四路数据灰度进行比较，并将比较结果反馈给四通道图像平衡模块，同时将数据传输给图像数据传输模块；图像数据传输模块将图像数据传输到外部的显示设备；四通道图像平衡模块用于将另外三路通道的视频帧图像的灰度值分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则执行灰度差异调整，具体为：若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则控制模数信号转换芯片调整该通道的图像增益值和OB像素值；若灰度值差异绝对值大于阈值T，则控制LED补光控制模块调整该通道的亮度。总的来说，本方法主要通过分析四通道间图像灰度差异，尤其是四通道图像拼接处的图像灰度差异后，通过调整系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四通道视频处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)指定四通道相机中的一路通道为参考通道；(2)获取四通道相机采集的四路当前视频帧图像；(3)将另外三路通道的视频帧图像的灰度值分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则对该通道执行灰度差异调整，否则，结束；所述灰度差异调整的具体方式为：若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则调整该通道的图像增益值和OB像素值；若灰度值差异绝对值大于阈值T，则调整该通道的亮度。

【技术特征摘要】
1.一种四通道视频处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)指定四通道相机中的一路通道为参考通道；(2)获取四通道相机采集的四路当前视频帧图像；(3)将另外三路通道的视频帧图像的灰度值分别与参考通道的视频帧图像灰度值比较，若存在差异，则对该通道执行灰度差异调整，否则，结束；所述灰度差异调整的具体方式为：若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则调整该通道的图像增益值和OB像素值；若灰度值差异绝对值大于阈值T，则调整该通道的亮度。2.根据权利要求1所述的四通道视频处理方法，其特征在于，所述若灰度值差异绝对值小于等于阈值T，则调整该通道的图像增益值和OB像素值的具体实现方式为：若灰度值差异为正值，则通过增加图像增益值和OB像素值来增加图像灰度；若灰度值差异为负数，则通过降低图像增益值和OB像素值来降低图像灰度。3.根据权利要求2所述的四通道视频处理方法，其特征在于，所述增加或减少图像增益值和OB像素值的步长满足：灰度值差异绝对值＝m*G_value+n*OB_value，其中，m表示需要调整的图像增益的步长值，n表示需要调整OB像素的步长值；G_value为调整标准图像增益单元对应的图像灰度值变化量，OB_value为调整标准图像OB像素单元对应的图像灰度值变化量。4.根据权利要求1或2或3所述的四通道视频处理方法，其特征在于，所述若灰度值差异绝对值大于阈值T，则调整该通道的亮度的具体是实现方式为：若灰度差异值为正值，提高该通道的亮度；若当灰度差异值为负值，降低该通道的亮度。5.根据权利要求4所述的四通道视频处理方法，其特征在于，通过开启LED灯或增强LED灯的驱动电流强度来提高该通道的亮度；通过关闭LED灯或降低LED灯的驱动电流强度来降低该通道的亮度。6.根据权利要求1或2或3所述的四通道视频处理方法，其特征在于，所述参考通道的确认方式为：提取上一采样时刻得到的四通道视频帧图像；对于每一路视频帧图像，在其拼接边抽样图像子区域，计算图像子区域的灰度均值，将其作为该通道的像素评估值；计算四通道的像素评估值的均值，记为中值；选取最接近中值的像素评估值，将其对应的通道作为参考通道。7.根据权利要求1或2或3所述的四通道视频处理方法，其特征在于，对于每一路视频帧图像，在其拼接边抽样多个图像子区域，计算每个子区域的灰度均值，再对多个子区域的灰度均值进行加权求和，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉宇，陈若愚，
申请(专利权)人：武汉华威科智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42