摄像机以及摄像机的控制方法技术

本申请提供了一种摄像机及摄像机的控制方法，涉及图像领域。该摄像机包括镜头、图像传感器、补光控制单元和处理单元；图像传感器对光信号进行光电转换生成彩色图像帧和红外图像帧，彩色图像帧的帧率与红外图像帧的帧率之比小于1；补光控制单元控制红外补光灯对被摄物体进行红外补光；处理单元对红外图像帧和彩色图像帧进行图像融合，生成融合后的融合图像帧。本申请实施例的方案能够在低照度的场景下提高成像质量。提高成像质量。提高成像质量。

【技术实现步骤摘要】
摄像机以及摄像机的控制方法


[0001]本申请实施例涉及图像领域，尤其涉及一种摄像机以及摄像机的控制方法。

技术介绍

[0002]随着成像技术的发展，当前拍摄设备在照度较高的情况下，例如白天的理想情况下，能够获得较好的成像效果。然而，在低照度的场景下，例如阴雨天气或夜间场景，拍摄的视频存在分辨率低、对比度差、图像细节丢失等问题。为了提高成像效果，一般通过补光灯进行额外补光。补光灯从光谱上分类主要包括两种：可见光补光灯和红外补光灯。可见光补光一般采用白光发光二极管(light emitting diode，LED)，用可见光补光得到的视频画面颜色准确、质量较高，但白光属于人眼可以感知的范围，会对被摄的人眼造成视觉刺激，也就是引起光污染，干扰人的正常生活。人眼对红外光不敏感，因此，采用红外光补光没有光污染的问题，但红外光无法反映颜色信息，得到的红外补光图像帧的信噪比较高，但无法还原物体的真实色彩。
[0003]由于彩色图像帧和红外补光图像帧存在一定的互补性，即彩色图像帧能够反映真实的颜色信息但信噪比较低，红外补光图像帧信噪比较高但没有颜色信息，可以将红外补光图像帧和彩色图像帧进行图像融合得到信噪比较高且颜色准确的彩色图像帧，能够在不产生光污染的情况下获得高质量的成像效果。目前可以采用两个传感器(sensor)分别对可见光和红外光进行成像得到彩色图像帧和红外图像帧，再进行图像融合，输出融合后的图像帧。然而，采用两个传感器的物料成本较高，且两个传感器的配准的工艺复杂度较高。
[0004]因此，如何在低照度的场景下提高成像质量成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种摄像机以及摄像机的控制方法，能够提高在低照度的场景下的成像质量，同时保证画面的颜色准确自然。
[0006]第一方面，提供一种摄像机，该摄像机包括：镜头、图像传感器、补光控制单元和处理单元，镜头用于接收来自被摄物体的光信号；图像传感器用于对光信号进行光电转换生成彩色图像帧和红外图像帧，彩色图像帧为曝光时段没有红外补光的图像帧，红外图像帧为曝光时段有红外补光的图像帧，彩色图像帧的帧率与红外图像帧的帧率之比小于1；补光控制单元用于控制红外补光灯对被摄物体进行红外补光；处理单元用于对红外图像帧和彩色图像帧进行图像融合，生成融合后的融合图像帧。
[0007]本申请实施例中，通过设置彩色图像帧的帧率与红外图像帧的帧率之比小于1，在输出视频的帧率一定的情况下，可以降低图像传感器的实际帧率，且帧率之比越小，所需的图像传感器的实际帧率越低，也就是说帧长越大，这样彩色图像帧的最大曝光时间越长，能够提高彩色图像帧的成像质量。或者说，在图像传感器的实际帧率一定的情况下，可以提高输出视频的帧率，且帧率之比越小，输出视频的帧率越高。
[0008]此外，由于彩色图像帧的帧率与红外图像帧的帧率之比帧率之比小于1，进行插帧
时的运动估计的运算量降低，提高了处理效率。
[0009]图像传感器周期性地生成彩色图像帧和红外图像帧，在一个周期内以m:n的比例生成彩色图像帧和红外图像帧。
[0010]示例性地，可以根据帧号预先设定彩色图像帧和红外图像帧的生成顺序。例如，设定帧号为奇数的帧为红外图像帧，帧号为偶数的帧为彩色图像帧。再如，帧号为3的倍数的帧为彩色图像帧，其余帧为红外图像帧。
[0011]需要说明的是，在本申请实施例中，彩色图像帧不一定是仅对可见光成像得到的帧，用于生成彩色图像帧的光信号中可以包括红外光。红外图像帧也不一定是仅对红外光成像得到的帧，用于生成红外图像帧的光信号中可以包括可见光。
[0012]例如，图像传感器可以为卷帘快门CMOS传感器。
[0013]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，彩色图像帧和红外图像帧为周期性交替曝光生成的，一个周期包括m个彩色图像帧和n个红外图像帧，m和n为整数，m:n的值等于彩色图像帧的帧率与红外图像帧的帧率之比的值。
[0014]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，红外补光时段位于红外图像帧的第一像素点开始曝光的时刻和第二像素点结束曝光的时刻之间，第一像素点为红外图像帧中最后开始曝光的像素点，第二像素点为红外图像帧中最先开始曝光的像素点。
[0015]根据本申请实施例的方案，红外图像帧的第一像素点开始曝光的时刻和第二像素点结束曝光的时刻之间，在彩色图像帧开始时，红外补光已经结束，或者说，在进行红外补光时，彩色图像帧的所有像素点都没有在曝光，保证了彩色图像帧的颜色信息的准确性。而且，红外补光时长对彩色图像帧的曝光时长没有影响，因此，可以增加彩色图像帧的曝光时长，彩色图像帧的曝光时长最大可以等于帧长，提高了彩色图像帧的成像质量。
[0016]而且，在对红外图像帧曝光时，在进行红外补光时，红外图像帧的每个像素点均处于曝光时长内，每个像素点能够在同一时段接收补光后的红外光，接受红外补光的时长相同，光能量相同，相当于采用全局快门进行曝光，能够提高红外图像帧的成像质量，避免在红外图像帧的不同位置出现亮度不同或成像失真等情况。
[0017]此外，由于红外补光时长小于红外图像帧的曝光时长，在夜晚等低照度的场景下，对于画面中的背景区域，通过增加红外图像帧的曝光时长，也可以提高背景区域的成像质量，相当于使背景区域达到长曝光的效果。进行红外补光后，图像传感器能够捕捉更多的细节信息，而不进行补光时，细节信息较难捕获。尤其是对于前景中的运动物体而言，经过红外补光后，图像传感器能够捕捉更多的运动细节信息，不进行补光时，较难捕获到前景中的运动物体的运动细节信息，通过减少红外补光时长，能够在捕获更多前景的运动细节信息的同时，避免出现运动模糊，相当于使前景运动物体达到短曝光的效果。
[0018]此外，采用人眼不敏感的红外光进行补光，不会造成光污染，而且提高在夜晚等低照度场景下摄像机输出的图像/视频的画面质量，使输出的图像/视频具有自然的色彩以及丰富的纹理信息。
[0019]此外，本申请实施例中的摄像机仅采用一个传感器，结构简单，能够节约成本。
[0020]红外补光时长小于红外图像帧的曝光时长。红外图像帧为曝光时段与红外补光时段重叠的图像帧。或者说，红外图像帧为曝光时段内包括红外补光时段的图像帧。
[0021]本申请实施例中的图像帧的曝光时段指的是整个图像帧从开始曝光的时刻到结
束曝光的时刻之间的时段。图像帧的曝光时长指的是图像帧中的每个像素点的曝光时长，或者说每行的曝光时长。
[0022]示例性地，红外补光灯可以包括红外光源和该红外光源的控制器。该红外光源的控制器可以接收补光控制单元的控制信号，控制红外光源的开启和关闭。具体地，可以通过电平或电流等方式触发红外光源的开启和关闭。
[0023]示例性地，红外光源发出的光信号的波段范围为760nm～1000nm。
[0024]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，红外光源关闭时光能量的下降沿(例如，光能量由90％下降至10％)的时间在0-1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摄像机，其特征在于，包括：镜头、图像传感器、补光控制单元和处理单元，所述镜头用于接收来自被摄物体的光信号；所述图像传感器用于对所述光信号进行光电转换生成彩色图像帧和红外图像帧，所述彩色图像帧为曝光时段没有红外补光的图像帧，所述红外图像帧为曝光时段有红外补光的图像帧，所述彩色图像帧的帧率与所述红外图像帧的帧率之比小于1；所述补光控制单元用于控制红外补光灯对所述被摄物体进行红外补光；所述处理单元用于对所述红外图像帧和所述彩色图像帧进行图像融合，生成融合后的融合图像帧。2.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述彩色图像帧和所述红外图像帧为周期性交替曝光生成的，一个周期包括m个所述彩色图像帧和n个所述红外图像帧，m和n为整数，m:n的值等于所述彩色图像帧的帧率与所述红外图像帧的帧率之比的值。3.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，所述红外补光时段位于所述红外图像帧的第一像素点开始曝光的时刻和第二像素点结束曝光的时刻之间，第一像素点为所述红外图像帧中最后开始曝光的像素点，第二像素点为所述红外图像帧中最先开始曝光的像素点。4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述处理单元具体用于：根据第一彩色图像帧和第二彩色图像帧在第一时刻预测得到目标彩色图像帧，所述第一时刻为生成第一红外图像帧的时刻，所述第一红外图像帧位于所述第一彩色图像帧和所述第二彩色图像帧之间；对所述第一红外图像帧和所述目标彩色图像帧进行图像融合，生成融合后的融合图像帧。5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括双通滤光片，所述双通滤光片位于所述图像传感器之前，用于对所述镜头接收的光信号进行滤光处理，将滤光后得到的可见光波段的光信号和红外波段的光信号传输至所述图像传感器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括所述红外补光灯，所述红外补光灯用于对所述被摄物体进行红外补光。7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述红外补光的时长小于或等于10ms。8.根据权利要求1至7中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括红外截止滤光片，所述红外截止滤光片位于所述图像传感器之前，在被摄场景的照度小于第一阈值的情况下，所述图像传感器用于对所述光信号进行光电转换生成彩色图像帧和红外图像帧；在被摄场景的照度大于或等于所述第一阈值的情况下，所述红外截止滤光片用于过滤红外波段的光信号，所述图像传感器还用于对过滤后得到的光信号进行光电转换，生成彩色图像帧。9.一种摄像机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：控制镜头接收来自被摄物体的光信号；控制图像传感器对所述光信号进行光电转换生成彩色...

【专利技术属性】
技术研发人员：季军，周巨广，占鹏超，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：