成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备技术方案

本发明专利技术提供一种成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备。识别方法包括：图像传感器在光源下同一帧间隔内，对同一场景分别进行长曝光和短曝光，并对应输出长曝光图像和短曝光图像；分析长曝光图像和短曝光图像生成图像亮度差分信号；对图像亮度差分信号进行傅里叶变换以获得频域内的能量谱分布；根据能量谱分布分析，判断当前环境中是否存在指定的目标频率的光源。本发明专利技术根据同一帧内的长短两种曝光的图像，生成图像亮度差分信号，并进行傅里叶变换，能高效、准确地识别当前环境中是否包含目标频率的光源。长曝光与短曝光在曝光持续时间上不同，当帧间隔时间为环境光源闪烁周期的整数倍时，仍然能检测出闪烁。能够辨别正常带条纹的物体与闪烁。条纹的物体与闪烁。条纹的物体与闪烁。

【技术实现步骤摘要】
成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备。

技术介绍

[0002]图像传感器将光信号转化为电信号，光信号的光源为自然光源(例如太阳)和/或照明光源(诸如电灯泡、荧光灯、和汞灯)。实际应用中多数的照明光源是随时间变化的周期性信号，通常在交流(AC)电源供电中，以AC电源频率的2倍频率发生的光源亮度的变化而产生明暗交替。
[0003]常用的摄像系统，采用的是电子快门的曝光方式，受曝光时间与照明光源的供电频率不匹配的影响，例如在遇到低频光源时，如果使用了不合理的曝光时间，会导致各个位置上前后帧采集到的能量不一致的问题，即产生图像亮度闪烁，也称之为水波纹。闪烁的检测通常是使用单帧或者前后两帧的差分信号进行分析。当帧间隔时间为环境光源闪烁周期的整数倍(60Hz光源下的30fps或者50Hz光源下的25fps)时，由于闪烁不滚动，导致前后两帧的差分信号输出为0，进而无法检测闪烁。在使用单帧数据进行分析的情况下，同时也存在无法辨别正常带条纹的物体与闪烁，进而出现将正常带条纹的物体误判为闪烁的情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备，能有效地进行目标频率的光源识别，长曝光与短曝光在曝光持续时间上不同，当帧间隔时间为环境光源闪烁周期的整数倍时，仍然能检测出闪烁。能够辨别正常带条纹的物体与闪烁。
[0005]本专利技术提供一种成像系统目标频率光源的识别方法，包括：
[0006]图像传感器在光源下同一帧间隔内，对同一场景分别进行长曝光和短曝光，并对应输出长曝光图像和短曝光图像；所述长曝光的曝光持续时间大于所述短曝光的曝光持续时间；
[0007]分析所述长曝光图像和所述短曝光图像生成图像亮度差分信号；
[0008]对所述图像亮度差分信号进行傅里叶变换以获得频域内所述图像亮度差分信号的能量谱分布；
[0009]根据所述能量谱分布进行分析，判断当前环境中是否存在指定的目标频率的光源。进一步的，所述图像亮度差分信号为周期信号，且其周期等于光源闪烁周期。
[0010]进一步的，所述图像传感器以行为输出单位进行曝光，第i行所述长曝光图像的图像亮度Lum
Li
表达式为公式(2)，第i行所述短曝光图像的图像亮度Lum
Si
表达式为公式(3)，
[0011][0012][0013]其中，Epeak为交流电的能量峰值，ξ为照明光源照射到被摄体的反射率，ω为照明光源的角频率，Expo
L
为长曝光行，L
i
为图像传感器长曝光的第i行，Gain
L
为长曝光增益，Expo
s
为短曝光行，Si为图像传感器短曝光的第i行，Gain
s
为短曝光增益。
[0014]进一步的，分析所述长曝光图像和所述短曝光图像生成的图像亮度差分信号ΔLum，具体计算：
[0015][0016]其中，曝光比
[0017]整理后得到图像亮度差分信号ΔL
um
表达式为公式(4)
[0018][0019]进一步的，傅里叶变换后频域内所述图像亮度差分信号对应的能量E的表达式为公式(5)，
[0020][0021]进一步的，所述长曝光和所述短曝光输出图像的帧率均为z，一帧图像在图像的高度方向分割为q个区域，每个所述区域取一个采样点，光源闪烁频率是Fn，周期信号的采样频率为Fs，且Fs＝Fn xq/[(1/z)/(1/Fn)]；N为采样点个数，傅里叶变换后，所述光源闪烁频率Fn对应的主值序列中的位置n＝Fn x N/Fs，所述光源闪烁频率Fn等于所述光源的目标频率的2倍，根据不同所述光源闪烁频率Fn对应的主值序列中的位置n不同来识别所述光源闪烁频率Fn，进而识别所述光源的目标频率。
[0022]进一步的，将所述图像亮度差分信号补零后再进行傅里叶变换，采用时域补零相当于频域插值的方法将采样点个数N放大k倍，即插值倍数为k，以使不同所述光源闪烁频率Fn对应的主值序列中的位置n距离变大，便于区分不同的所述光源的目标频率。
[0023]进一步的，所述图像传感器快门滚动逐行读取信息，由上到下滚动输出所述长曝光和所述短曝光的数据。
[0024]进一步的，在户外曝光时，所述长曝光的曝光时间小于一个光源闪烁周期时间；在室内曝光时，所述长曝光的曝光时间大于一个所述光源闪烁周期时间；在户外或室内所述短曝光的曝光时间小于一个所述光源闪烁周期时间。
[0025]本专利技术还提供一种终端设备，包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器包括计算机可读指令，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令，用以实现上述的成像系统目标频率光源的识别方法。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027]本专利技术提供一种成像系统目标频率光源的识别方法及终端设备。识别方法包括：图像传感器在光源下同一帧间隔内，对同一场景分别进行长曝光和短曝光，并对应输出长
曝光图像和短曝光图像；所述长曝光的曝光持续时间大于所述短曝光的曝光持续时间；分析所述长曝光图像和所述短曝光图像生成图像亮度差分信号；对所述图像亮度差分信号进行傅里叶变换以获得频域内所述图像亮度差分信号的能量谱分布；根据所述能量谱分布进行分析，判断当前环境中是否存在指定的目标频率的光源。本专利技术根据同一帧内的长短两种曝光的图像，生成图像亮度差分信号，并进行傅里叶变换，进而判断当前环境是否存在目标频率的光源。能高效、准确地识别当前环境中是否包含目标频率的光源。所述长曝光与所述短曝光在曝光持续时间上不同。长曝光和短曝光两次曝光有时间差，曝光起始时间不一样，积分区间不同，因此图像亮度差分信号输出不为0，因此，当帧间隔时间为环境光源闪烁周期的整数倍时，本专利技术的方法差分信号输出不为0，仍然能检测出闪烁。本专利技术通过长曝光数据与经过曝光比补偿后的短曝光数据生成图像亮度差分信号，可将正常带条纹的物体的图像亮度差分信号输出为0的同时，不影响对闪烁现象的判断，能够辨别正常带条纹的物体与闪烁。
附图说明
[0028]图1为图像出现闪烁的示意图。
[0029]图2为成像设备中出现闪烁现象的原理图。
[0030]图3为曝光时间不是荧光灯的闪烁周期的整数倍时，图像亮度差分信号曲线图。
[0031]图4为本专利技术实施例的成像系统目标频率光源的识别方法流程示意图。
[0032]图5为本专利技术实施例的成像系统目标频率光源的识别方法中同一帧间隔内分别进行长曝光和短曝光示意图。
[0033]图6为本专利技术实施例的成像系统目标频率光源的识别方法中获取图像示意图。
[0034]图7为本专利技术实施例的成像系统目标频率光源的识别方法中60Hz光源下补零后图像亮度差分信号示意图。
[0035]图8为本专利技术实施例的成像系统目标频率光源的识别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像系统目标频率光源的识别方法，其特征在于，包括：图像传感器在光源下同一帧间隔内，对同一场景分别进行长曝光和短曝光，并对应输出长曝光图像和短曝光图像；所述长曝光的曝光持续时间大于所述短曝光的曝光持续时间；分析所述长曝光图像和所述短曝光图像生成图像亮度差分信号；对所述图像亮度差分信号进行傅里叶变换以获得频域内所述图像亮度差分信号的能量谱分布；根据所述能量谱分布进行分析，判断当前环境中是否存在指定的目标频率的光源。2.根据权利要求1所述的成像系统目标频率光源的识别方法，其特征在于，所述图像亮度差分信号为周期信号，且其周期等于光源闪烁周期。3.根据权利要求1所述的成像系统目标频率光源的识别方法，其特征在于，所述图像传感器以行为输出单位进行曝光，第i行所述长曝光图像的图像亮度Lum
Li
表达式为公式(2)，第i行所述短曝光图像的图像亮度Lum
Si
表达式为公式(3)，表达式为公式(3)，其中，Epeak为交流电的能量峰值，ξ为照明光源照射到被摄体的反射率，ω为照明光源的角频率，Expo
L
为长曝光行，L
i
为图像传感器长曝光的第i行，Gain
L
为长曝光增益，Expo
s
为短曝光行，S
i
为图像传感器短曝光的第i行，Gain
s
为短曝光增益。4.根据权利要求3所述的成像系统目标频率光源的识别方法，其特征在于，分析所述长曝光图像和所述短曝光图像生成图像亮度差分信号ΔLum，具体计算：其中，曝光比整理后得到图像亮度差分信号ΔLum表达式为公式(4)5.根据权利要求4所述的成像系统目标频率光源的识别方法，其特征在于，傅里叶变换后频...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永杰，褚为利，沈嘉琳，
申请(专利权)人：豪威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：