摄像机宽动态成像曝光调节方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种摄像机宽动态成像曝光调节方法及装置，通过短帧曝光控制、长帧曝光控制，根据短帧、长帧曝直方图信息、曝光信息、平均亮度构建一个衡量宽动态场景的反差程度，最大限度增加摄像机在当前场景的动态范围，使画面中亮暗区域均清晰可见。和稳态判定。

【技术实现步骤摘要】
摄像机宽动态成像曝光调节方法及装置
本专利技术涉及安防监控设备
，尤其是指一种摄像机宽动态成像曝光调节方法及装置。
技术介绍
在摄像机成像系统中，由于摄像机的动态范围较小，当摄像机画面中同时存在高亮区域和暗区域，例如停车场出入口、商场大门等，在摄像机线性模式下，输出的图像要么出现明亮区域因曝光过度成为白色，要么黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量。因此，现有技术中，通常会在摄像机中采用多帧合成宽动态模式，但是传统的宽动态曝光控制一般基于合成后图像的平均亮度和简单的宽动态场景判断，在暗区占比比较小的情况比较容易失效，在反差较小的场景图像容易不稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种有效增加摄像机当前摄动态范围的像机宽动态成像曝光调节方法及装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种摄像机宽动态成像曝光调节方法，包括步骤，S1)初始化，设定直方图亮区范围[thr1，thr2]，亮区占比范围[thr3，thr4]及直方图暗区范围[thr5，thr6]；S2)判断是否首次运行，是则继续步骤；S3)获取短帧曝光参数及短帧n段直方图Hs(n)；所述短帧曝光参数包括短帧曝光时间tshort、摄像机增益G；S4)根据短帧直方图Hs(n)计算图像平均值Ms，S5)计算短帧图像亮区占比S1，S6)判断短帧图像亮区占比S1是否满足S1∈[thr3,thr4]，是则继续步骤，否则调节短帧曝光参数，返回步骤S5；S7)获取长帧曝光时间tlong、长帧n段直方图Hl(n)、当前短帧n段直方图Hs(n)、短帧图像平均值Ms、摄像机增益G；S8)计算短帧n段直方图Hs(n)的峰值所在灰度值nm，S9)并求取长帧图像暗区占比S2，S10)在满足下式的基础上设定暗区占比S2的取值范围Smin-Smax、短帧n段直方图Hs(n)所在灰度值nm的取值范围nmin～nmax、摄像机增益G的取值范围Gmin～Gmax、短帧图像平均值Ms的取值范围Mmin～MmaxS11)根据下式在[0,1000]值范围内构建一个衡量宽动态场景的反差程度系数P，式中a1为长帧暗区占比在取值范围的位置，a2为短帧直方图灰度值在取值范围的位置、a3为短帧均值在取值范围的位置，a4为摄像机增益在取值范围中的位置，l1、l2、l3、l4根据反差程度系数P的反差程度设置；S12)设定曝光比取值范围[γmin,γmax]S13)计算长短帧曝光比γ，γ＝γmin+(γmax-γmin)×1000÷(1000-P)S14)计算长帧曝光时间tlong，tlong＝tshort×γ；S15)待曝光稳定后，记录长帧m段直方图H’l(m)，短帧m段直方图H’s(m)。上述中，所述步骤S2，否则转到步骤S21；S21)获取当前时刻长帧m段直方图Hl(m)，短帧m段直方图Hs(m)，获取上一次稳态的长帧m段直方图H’l(m)，短帧m段直方图H’s(m)；S22)计算稳态参数Pstd，S23)设定稳态参数阈值Pthr；S24)判断是否Pstd＜Pthr，是则返回步骤S21，否则转到步骤S2。上述中，所述thr1在215～240之间取值，所述thr2取值255；所述在0.005～0.008之间取值，所述thr4在0.01～0.02之间取值；所述thr5取值0，所述thr6在15～30之间取值。上述中，所述Smin取值0，Smax在30～50之间取值；nmin在10～20之间取值，nmax在35～50之间取值；Gmin取值1，Gmax在10～15之间取值；Mmin在30～60之间取值，Mmax在128～160之间取值；所述γmin在1～2之间取值，γmax在16～32之间取值。上述中，所述步骤S11中，构建P的公式中l1取值0.57，l2取值0.23，l3取值0.09，l4取值0.11；所述S15中，m在3～8之间取值。本专利技术还涉及一种摄像机宽动态成像曝光调节装置，包括，初始化模块，用于设定直方图亮区范围[thr1，thr2]，亮区占比范围[thr3，thr4]及直方图暗区范围[thr5，thr6]，而后转到首次判断模块；首次判断模块，用于判断是否首次运行，是则转到获取模块；获取模块，用于获取短帧曝光参数及短帧n段直方图Hs(n)，而后转到图像平均值计算模块；所述短帧曝光参数包括短帧曝光时间tshort、摄像机增益G；图像平均值计算模块，用于根据短帧直方图Hs(n)计算图像平均值Ms，而后转到短帧图像亮区占比计算模块；短帧图像亮区占比计算模块，用于计算短帧图像亮区占比S1，而后转到判断模块；判断模块，用于判断短帧图像亮区占比S1是否满足S1∈[thr3,thr4]，是则转到二次获取模块，否则调节短帧曝光参数，转到短帧图像亮区占比计算模块；二次获取模块，用于获取长帧曝光时间tlong、长帧n段直方图Hl(n)、当前短帧n段直方图Hs(n)、短帧图像平均值Ms、摄像机增益G，而后转到灰度值计算模块；灰度值计算模块，用于计算短帧n段直方图Hs(n)的峰值所在灰度值nm，而后转到长帧图像暗区占比计算模块；长帧图像暗区占比计算模块，用于求取长帧图像暗区占比S2，而后转到设定模块；设定模块，用于在满足下式的基础上设定暗区占比S2的取值范围Smin-Smax、短帧n段直方图Hs(n)所在灰度值nm的取值范围nmin～nmax、摄像机增益G的取值范围Gmin～Gmax、短帧图像平均值Ms的取值范围Mmin～Mmax而后转到反差程度系数构件模块；反差程度系数构件模块，用于根据下式在[0,1000]值范围内构建一个衡量宽动态场景的反差程度系数P，式中a1为长帧暗区占比在取值范围的位置，a2为短帧直方图灰度值在取值范围的位置、a3为短帧均值在取值范围的位置，a4为摄像机增益在取值范围中的位置，l1、l2、l3、l4根据反差程度系数P的反差程度设置，而后转到曝光比取值范围设定模块；曝光比取值范围设定模块，用于设定曝光比取值范围[γmin,γmax]，而后转到长短帧曝光比计算模块；长短帧曝光比计算模块，用于计算长短帧曝光比γ，γ＝γmin+(γmax-γmin)×1000÷(1000-P)，而后转到长帧曝光时间计算模块；长帧曝光时间计算模块，用于计算长帧曝光时间tlong，tlong＝tshort×γ，而后转到记录模块；记录模块，用于待曝光稳定后，记录长帧m段直方图H’l(m)，短帧m段直方图H’s(m)。上述中，所述首次判断模块，用于否则转到第三获取模块；第三获取模块，用于获取当前时刻长帧m段直方图Hl(m)，短帧m段直方图Hs本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：包括步骤，/nS1)初始化，设定直方图亮区范围[thr1，thr2]，亮区占比范围[thr3，thr4]及直方图暗区范围[thr5，thr6]；/nS2)判断是否首次运行，是则继续步骤；/nS3)获取短帧曝光参数及短帧n段直方图H

【技术特征摘要】
1.一种摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：包括步骤，
S1)初始化，设定直方图亮区范围[thr1，thr2]，亮区占比范围[thr3，thr4]及直方图暗区范围[thr5，thr6]；
S2)判断是否首次运行，是则继续步骤；
S3)获取短帧曝光参数及短帧n段直方图Hs(n)；
所述短帧曝光参数包括短帧曝光时间tshort、摄像机增益G；
S4)根据短帧直方图Hs(n)计算图像平均值Ms，



S5)计算短帧图像亮区占比S1，



S6)判断短帧图像亮区占比S1是否满足S1∈[thr3,thr4]，是则继续步骤，否则调节短帧曝光参数，返回步骤S5；
S7)获取长帧曝光时间tlong、长帧n段直方图Hl(n)、当前短帧n段直方图Hs(n)、短帧图像平均值Ms、摄像机增益G；
S8)计算短帧n段直方图Hs(n)的峰值所在灰度值nm，



S9)并求取长帧图像暗区占比S2，



S10)在满足下式的基础上设定暗区占比S2的取值范围Smin-Smax、短帧n段直方图Hs(n)所在灰度值nm的取值范围nmin～nmax、摄像机增益G的取值范围Gmin～Gmax、短帧图像平均值Ms的取值范围Mmin～Mmax



S11)根据下式在[0,1000]值范围内构建一个衡量宽动态场景的反差程度系数P，



式中a1为长帧暗区占比在取值范围的位置，a2为短帧直方图灰度值在取值范围的位置、a3为短帧均值在取值范围的位置，a4为摄像机增益在取值范围中的位置，l1、l2、l3、l4根据反差程度系数P的反差程度设置；
S12)设定曝光比取值范围[γmin,γmax]
S13)计算长短帧曝光比γ，γ＝γmin+(γmax-γmin)×1000÷(1000-P)
S14)计算长帧曝光时间tlong，
tlong＝tshort×γ；
S15)待曝光稳定后，记录长帧m段直方图H’l(m)，短帧m段直方图H’s(m)。


2.如权利要求1所述的摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：所述步骤S2，否则转到步骤S21；
S21)获取当前时刻长帧m段直方图Hl(m)，短帧m段直方图Hs(m)，获取上一次稳态的长帧m段直方图H’l(m)，短帧m段直方图H’s(m)；
S22)计算稳态参数Pstd，



S23)设定稳态参数阈值Pthr；
S24)判断是否Pstd＜Pthr，是则返回步骤S21，否则转到步骤S2。


3.如权利要求1所述的摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：所述thr1在215～240之间取值，所述thr2取值255；所述在0.005～0.008之间取值，所述thr4在0.01～0.02之间取值；所述thr5取值0，所述thr6在15～30之间取值。


4.如权利要求1所述的摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：所述Smin取值0，Smax在30～50之间取值；nmin在10～20之间取值，nmax在35～50之间取值；Gmin取值1，Gmax在10～15之间取值；Mmin在30～60之间取值，Mmax在128～160之间取值；所述γmin在1～2之间取值，γmax在16～32之间取值。


5.如权利要求1所述的摄像机宽动态成像曝光调节方法，其特征在于：所述步骤S11中，构建P的公式中l1取值0.57，l2取值0.23，l3取值0.09，l4取值0.11；所述S15中，m在3～8之间取值。


6.一种摄像机宽动态成像曝光调节装置，其特征在于：包括，
初始化模块，用于设定直方图亮区范围[thr1，thr2]，亮区占比范围[thr3，thr4]及直方图暗区范围[thr5，thr6]，而后转到首次判断模块；
首次判断模块，用于判断是否首次运行，是则转到获取模块；
获取模块，用于获取短帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：范铁道，李修新，
申请(专利权)人：深圳英飞拓智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44