CN103533252A - 一种昼夜模式自动切换的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种昼夜模式自动切换方法，该方法应用于摄像机，方法包括如下步骤：步骤A、根据当前拍摄的图像计算画面的亮度；步骤B、根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。本发明技术方案克服了现有技术中采用光敏电阻存在的成本、照度和器件方面的问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种昼夜模式自动切换的方法和装置。
背景技术
在视频监控***中，前端监控设备的自动昼夜切换功能（又称自动ICR功能）是根据光线强度自动切换IR截断过滤片实现，其目的是增加监控前端设备的灵敏度特性。当前端监控设备置于昏暗的光线强度下，IR截断过滤片自动移开，红外灵敏度增加，可配合红外光获得较为清晰的黑白图像；当前端监控设备置于阳光充沛的光线强度下，IR截断过滤片自动添加，从而获得色彩真实的清晰图像（可见光与红外光进入CCD或CMOS会干扰色彩还原）。ICR的自动切换使前端监控设备在白天和黑夜环境下均能有效地工作。
现有技术采用光敏电阻来实现前端监控设备的昼夜自动切换功能。但是该技术存在如下几个缺点：
（1）照度不一致性：光敏电阻探测的照度与镜头探测到的照度不同，光敏电阻探测的是设备安装位置的照度，这与通过镜头感知的照度不同。（2）器件不一致性：光敏电阻存在个体差异性，同一环境照度下光敏电压存在检测结果的不一致性，另外光敏电阻的安装位置的不一致性也会导致检测结果的不一致；（3）成本：光敏电阻本身需要成本，加上工艺上设计及安装使其成本更高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种昼夜模式自动切换方法。
本发明的方法应用于摄像机，该方法包括如下步骤：
步骤A、根据当前拍摄的图像计算画面的亮度；
步骤B、根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
优选地，根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换具体为：
判断当前画面亮度与Th_N和Th_D的大小关系；
在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Th_N和Th_D为预设的值，Th_N>Th_D。
优选地，根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换。
优选地，根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换具体为：
判断当前画面的亮度与Th_N1和Th_D的大小关系；
判断当前画面亮度调节增益与Gi的大小关系；
判断当前红外灯强度与最低档红外灯强度的关系；
在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N1，且画面亮度调节增益不大于Gi，且红外灯强度不大于最低档红外灯强度时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Gi为增益无损点，Th_N1和Th_D为预设值，Th_N1>Th_D。
优选地，根据当前拍摄的图像计算画面的亮度时采用亮度直方图统计画面平均亮度。
基于同样的构思，本发明还提供一种昼夜模式自动切换装置，该装置应用于摄像机，该装置包括：
亮度计算模块，用于计算当前拍摄的图像的画面亮度；
昼夜模式切换模块，用于根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
优选地，该昼夜模式切换模块包括：亮度判断模块和切换控制模块；其中，
该亮度判度模块，用于判断所述画面亮度是否大于TH_N，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；
该切换控制模块，用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于TH_N时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，昼夜模式切换至黑白模式，其中Th_N和Th_D为预设的值，Th_N>Th_D。
优选地，该昼夜模式切换模块根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换。
优选地，该昼夜模式切换模块包括：亮度判断模块，亮度调节增益判断模块、红外灯强度判断模块和切换控制模块；其中，
该亮度判度模块，用于判断所述画面亮度是否大于TH_N1，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；
该亮度调节增益判断模块，用于判断画面亮度调节增益是否不大于Gi，如果是则通知切换控制模块；
该红外灯强度判断模块，用于判断红外灯强度是否不大于最低档红外灯强度，如果是则通知切换控制模块；
该切换控制模块，用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N1，且画面亮度调节增益不大于Gi，且红外灯强度不大于最低档红外灯强度时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Gi为增益无损点，Th_N1和Th_D为预设值，Th_N1>Th_D。
优选地，该亮度计算模块根据当前拍摄的图像计算画面的亮度时采用亮度直方图统计画面平均亮度。
相较于现有技术，本发明技术使用摄像机镜头采集的图像的亮度值作为摄像机昼夜模式切换的依据，克服了现有技术中采用光敏电阻存在的成本、照度和器件方面的问题。另外，本发明还克服了昼夜模式反复切换的问题。
附图说明
图1是本发明实施例一流程图。
图2是本发明实施例二流程图。
图3是本发明装置一逻辑结构图。
图4是本发明装置二逻辑结构图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明具体实施方式。
本发明提供的昼夜模式自动切换方法应用于摄像机，其具体包括如下步骤：A、根据当前拍摄的图像计算画面的亮度；B、根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
摄像机在拍摄一帧图像后，可以利用图像亮度直方图进行画面平均亮度的统计。该平均亮度即作为当前计算得到的画面的亮度。这里将画面的亮度，即镜头反映的亮度作为昼夜模式自动切换的主要判断因素，更符合人眼观测的要求。
图1为本发明实施例一流程图。
S11、获取画面当前亮度值Xa。
S12、判断当前是否为黑白模式，如果是，则转步骤S13，否则转步骤S14。
S13、判断当前画面是否过亮，如果是，需将昼夜模式切换至彩色模式。
S14、判断当前画面是否过暗，如果是，需将昼夜模式切换至黑白模式。
判断画面是否过亮或者过暗的时候，可以将获取的亮度值和预设的阈值进行比较。比如说当Xa>Th_N时认为画面过亮，当Xa<Th_D时认为画面过暗。Th_N和Th_D为经过大量试验所获得的经验值。昼夜模式无论是切换至彩色模式还是切换至黑白模式都是为了得到更好的图像效果，让观察者获得更多的图像细节。
上述方法使用摄像机镜头采集的图像的亮度值作为摄像机昼夜模式切换的依据，克服了现有技术中采用光敏电阻存在的成本、照度和器件方面的问题。图像的亮度值属于摄像机在进行图像质量控制过程中经常要使用的参数，本发明利用这一参数值作为昼夜模式切换的依据并不会加大摄像机内部处理的复杂部。
为了提高夜间图像效果，前端监控设备一般都装载了红外灯。在黑白模式时，红外灯自动打开，这样晚上的图像质量会大大提高。然而在某些特定场景下，红外光直接反射到镜头使画面变的很亮，昼夜模式会自动切回彩色模式并关闭红外灯，红外灯关闭之后由于环境亮度过暗，昼夜模式又自动切回黑白模式，这就导致了昼夜模式的反复切换。
为了克服上述昼夜模式反复切换的问题，本发明将Smart IR技术应用到克服昼夜模式反复切换的问题中。Smart IR技术是摄像机产品采用智能图像处理技术，通过检测图像多区块亮度来智能调整亮度曲线，从而防止某区块图像过曝以及某区块图像曝光不足等现象。其核心关键点在夜间曝光控制中增加了对红外灯强度的控制，实时获取当前画面亮度调节增益、红外灯强度，并自适应对其进行调节，从而将画面亮度稳定在一定范围之内。以下通过实施例二详细介绍本发明是如何将Smart IR技术应用到克服昼夜模式反复切换问题中的。
参见图2所示的流程图，并结合该图进行实施例二的描述。
S21、获取当前画面的亮度值。
S22、判断当前是否是黑白模式，如果是，转S23；否则转S24。
S23、判断画面是否过曝（即Xa>Th_N1？），如果是，转S26，否则转S27。
S24、判断画面是否过暗（即Xa<Th_D？），如果是，转S25。
S25、切换为黑白模式，返回S21。
S26、判断画面亮度调节增益是否大于Gi（增益无损点），如果是，转S28；否则转S29。
S27、判断画面是否过暗（即Xa<TH_N2），如果是，转S30；否则转S31。
S28、下调增益，返回S21。
S29、判断红外灯是否大于最低档亮度，如果是，转S35，否则转S36。
S30、判断红外灯是否小于最高档亮度，如果是，转S32；否则转S33。
S31、画面亮度保持不变，返回S21。
S32、红外灯上调亮度，返回S21。
S33、判断画面亮度调节增益是否小于最大值，如果是，转S34，否则不处理并返回S21。
S34、上调增益，返回S21。
S35、下调红外灯亮度，返回S21。
S36、需切换为彩色模式，返回S21。
上述例子中的参数：Th_N1，Th_N2，Th_D为预设值，其均是通过大量实验测试获得，这三者关系为Th_N1>Th_N2>Th_D。（Th_N2，Th_N1）为黑白模式下画面亮度的稳定区间，亮度在该区间时画面的质量会比较好，所以该区间属于黑白模式下利用Smart IR技术所需要达到的结果。如果亮度不在此区间中，通过对增益或者红外灯的调节来使亮度到达该区间。
在黑白模式下，将亮度往上述稳定区间调节过程中，如果判断出的亮度大于预设值Th_N1，亮度调节增益不大于增益无损点Gi，红外灯不大于最低档亮度，则将该黑白模式切到彩色模式。这样就能解决上述提到的昼夜模式反复切换的问题。因为这种方法识别出了画面变亮是由环境光而非红外光引起的，这样就能避免昼夜模式反复切换。
对于在彩色模式下进行的切换和实施例一没有区别，即亮度小于预设值Th_D时就将彩色模式切黑白模式。
基于同样的构思本发明还提供一种昼夜模式自动切换装置，该装置应用于摄像机。参见图3，该装置包括：亮度计算模块和昼夜模式切换模块。该亮度计算模块用于计算当前拍摄的图像的画面亮度；该昼夜模式切换模块用于根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
该昼夜模式切换模块进一步包括：亮度判断模块和切换控制模块。该亮度判度模块，用于判断所述画面亮度是否大于TH_N，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；该切换控制模块，用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于TH_N时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，昼夜模式切换至黑白模式，其中Th_N和Th_D为预设的值，Th_N>Th_D。
上述装置使用摄像机镜头采集的图像的亮度值作为摄像机昼夜模式切换的依据，克服了现有技术中采用光敏电阻存在的成本、照度和器件方面的问题。
但是上述装置在某些情况下会存在昼夜模式反复切换的问题。为解决该问题，需要进一步对该装置进行改进。改进后的昼夜模式切换模块根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换。具体地，该昼夜模式切换模块包括：亮度判断模块，亮度调节增益判断模块、红外灯强度判断模块和切换控制模块。该亮度判度模块用于判断所述画面亮度是否大于TH_N1，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；该亮度调节增益判断模块用于判断画面亮度调节增益是否不大于Gi，如果是则通知切换控制模块；该红外灯强度判断模块用于判断红外灯强度是否不大于最低档红外灯强度，如果是则通知切换控制模块；该切换控制模块用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N1，且画面亮度调节增益不大于Gi，且红外灯强度不大于最低档红外灯强度时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Gi为增益无损点，Th_N1和Th_D为预设值，Th_N1>Th_D。
将smart IR技术应用到昼夜模式切换的判断中，识别出了在黑白模式下是由环境光还是红外光导致的亮度变高，所以克服了反复切换的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种昼夜模式自动切换方法，该方法应用于摄像机，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤A、根据当前拍摄的图像计算画面的亮度；
步骤B、根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
2.如权利要求1所述的昼夜模式自动切换方法，其特征在于，所述根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换具体为：
判断当前画面亮度与Th_N和Th_D的大小关系；
在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Th_N和Th_D为预设的值，Th_N>Th_D。
3.如权利要求1所述的昼夜模式自动切换方法，其特征在于，根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换。
4.如权利要求3所述的昼夜模式自动切换方法，其特征在于，根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换具体为：
判断当前画面的亮度与Th_N1和Th_D的大小关系；
判断当前画面亮度调节增益与Gi的大小关系；
判断当前红外灯强度与最低档红外灯强度的关系；
在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N1，且画面亮度调节增益不大于Gi，且红外灯强度不大于最低档红外灯强度时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Gi为增益无损点，Th_N1和Th_D为预设值，Th_N1>Th_D。
5.如权利要求1～4任意项所述的昼夜模式自动切换方法，其特征在于，所述根据当前拍摄的图像计算画面的亮度时采用亮度直方图统计画面平均亮度。
6.一种昼夜模式自动切换装置，该装置应用于摄像机，其特征在于，该装置包括：
亮度计算模块，用于计算当前拍摄的图像的画面亮度；
昼夜模式切换模块，用于根据计算的画面亮度进行昼夜模式切换。
7.如权利要求6所述的昼夜模式自动切换装置，其特征在于，所述昼夜模式切换模块包括：亮度判断模块和切换控制模块；其中，
该亮度判度模块，用于判断所述画面亮度是否大于TH_N，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；
该切换控制模块，用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于TH_N时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，昼夜模式切换至黑白模式，其中Th_N和Th_D为预设的值，Th_N>Th_D。
8.如权利要求6所述的昼夜模式自动切换装置，其特征在于，所述昼夜模式切换模块根据计算的画面亮度采用smart IR技术进行昼夜模式切换。
9.如权利要求8所述的昼夜模式自动切换装置，其特征在于，该昼夜模式切换模块包括：亮度判断模块，亮度调节增益判断模块、红外灯强度判断模块和切换控制模块；其中，
该亮度判度模块，用于判断所述画面亮度是否大于TH_N1，或者小于Th_D，如果是则通知切换控制模块；
该亮度调节增益判断模块，用于判断画面亮度调节增益是否不大于Gi，如果是则通知切换控制模块；
该红外灯强度判断模块，用于判断红外灯强度是否不大于最低档红外灯强度，如果是则通知切换控制模块；
该切换控制模块，用于在当前昼夜模式为黑白模式且画面亮度大于Th_N1，且画面亮度调节增益不大于Gi，且红外灯强度不大于最低档红外灯强度时，将昼夜模式切换至彩色模式；在当前昼夜模式为彩色模式且画面亮度小于Th_D时，将昼夜模式切换至黑白模式，其中Gi为增益无损点，Th_N1和Th_D为预设值，Th_N1>Th_D。
10.如权利要求6～9任意项所述的昼夜模式自动切换装置，其特征在于，所述亮度计算模块根据当前拍摄的图像计算画面的亮度时采用亮度直方图统计画面平均亮度。
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