CN104580896B - 一种摄像机日夜模式切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于安防领域，提供了一种摄像机日夜模式切换方法和装置，该方法包括：获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。本发明通过软件监测进行日夜模式切换，从而克服现有技术中需要依赖硬件电路及光敏元器件进行日夜模式切换，且不便于安装光敏传感器的问题，有利于降低成本，并且由于不需要在摄像头上设置光敏传感器，有利于提高产品结构的一致性。

Description

一种摄像机日夜模式切换方法和装置

技术领域

本发明属于安防领域，尤其涉及一种摄像机日夜模式切换方法和装置。

背景技术

在安防监控领域，监控摄像机要求在微光及无光的情况下仍能获得较好的图像效果，比如在晚上仍然要求能够得到较为清晰的图像，这就要求在低照度下时，自动切换到夜晚模式，通过去除红外滤波片并开启红外补光灯，以增加图像清晰度。

为了实现对日夜模式的有效切换，目前一般会在摄像机镜头前方增加光敏感光元器件，并在光敏元器件前端滤除红外光干扰，只接收可见光部分，再以量化放大后的特性值作为日夜切换判定的依据，这样就要求在硬件上为光敏元器件设计单独的电路，并预留一定的安装空间。

并且，由于安防监控都有防水要求，红外补光灯均为内置，必须透过前置玻璃投射到摄像头的视野中，玻璃设计均为全透玻璃，从外观上能很明显的看到红外补光灯和光敏元器件。不能满足智能家居应用而设计的安防监控像机在外观上不能看到红外补光灯的要求。如果玻璃采用黑色的滤可见光设计，这样光敏元器件就无法透过玻璃而准确的获知外界的照度变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摄像机日夜模式切换方法和装置，以解决现有技术需要依赖光敏元器件的硬件电路设计及光敏元器件，并带来的不便于安装光敏元器件的问题。

本发明是这样实现的，一种摄像机日夜模式切换方法，所述方法包括：

获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；

根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；

根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。

本发明的另一目的在于提供一种摄像机日夜模式切换装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；

查找单元，用于根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；

切换单元，用于根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。

在本发明中，通过获取摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息，根据预先设置的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值，从而根据查找的光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行比较，实现通过软件监测进行日夜模式切换，从而克服现有技术中需要依赖硬件电路及光敏元器件进行日夜模式切换，且不便于安装光敏传感器的问题，有利于降低成本，并且由于不需要在摄像头上设置光敏传感器，有利于提高产品结构的一致性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的摄像机日夜模式切换方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的摄像头获取的图像信息对应的光照度特征值的实现流程图；

图3是本发明第三实施例提供的图像区域对应不同计算权重的示意图；

图4为本发明实施例提供的根据阈值进行日夜模式切换的实现流程图；

图5为本发明实施例提供的具体的日夜模式切换示意图；

图6为本发明实施例提供的摄像机日夜模式切换装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例所述摄像机日夜模式切换方法，主要用于解决现有技术中需要在摄像头中设置光敏传感器对光照度信息进行探测，需要布置光敏传感器以及相应的检测电路，需要消耗日夜模式切换检测的硬件成本。而且，由于智能家居应用而设计的摄像机要求在外观上不能看到红外补光灯，所以其玻璃均会采用黑色的滤光设计，这样就会导致光敏元件不能透过玻璃而准确的获取外界的照度的变化。

虽然现有技术中可以在玻璃上钻孔，以将光敏无器件穿过玻璃，但是这种做法会破坏摄像机的整体设计。

针对上述问题，本发明提出了一种摄像机日夜模式切换方法，所述方法包括：获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。

通过获取摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息，根据预先设置的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值，从而根据查找的光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行比较，实现通过软件监测进行日夜模式切换，从而克服现有技术中需要依赖硬件电路及光敏元器件进行日夜模式切换，且不便于安装光敏传感器的问题，有利于降低成本，并且由于不需要在摄像头上设置光敏传感器，有利于提高产品结构的一致性。下面结合附图进一步进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的摄像机日夜模式切换方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息。

具体的，所述摄像机当前的调节参数，可以包括如感光度、背光补偿值等参数。

其中，所述感光度是胶片或者感光芯片对光线的化学反应速度。低感光度指ISO100以下的软片或者胶片，中感光度指ISO 200～800，高感光度为ISO 800以上。使用相机时，摄像机可因应拍摄环境的亮度来选购不同感光度(速度)的底片，例如一般阴天的环境可用iso200，黑暗如舞台，演唱会的环境可用iso400或更高。

在本发明中，摄像机通过改变感光芯片里信号放大器的放大倍数来改变iso值，但当提升iso值时，也即摄像机视野中的光照度降低。

所述背光补偿，也称为逆光补偿，是把画面分成几个不同的区域，每个区域分别曝光。在某些应用场合，视场中可能包含一个很亮的区域，而被包含的主体则处于很亮的区域的包围之中，画面一片昏暗，无层次。此时由于AGC检测到的信号电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画面主体的明暗度，当引入逆光补偿时，摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。

所述摄像机图像内容信息，可以包括如图像的亮度值、RGB分量值等。

其中，所述图像的亮度值，是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits，也就是每平方公尺分之烛光。

所述RGB分量，也即图像中R(红外)、G(绿色)、B(蓝色)的颜色数值分量，可以通过所述摄像机图像数据进行提取。

具体的，为了减少计算量，可以将摄像机图像分割成M*N个区域，在原始Bayer数据上分别统计每个区域的图像内容信息，比如包括分别统计每个区域的亮度均值、限定范围的RGB各分量累加值和参与累加的个数。

在步骤S102中，根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值。

具体的，在所述根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值步骤之前，所述方法还包括：

计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息和/或摄像机的调节参数对应的光照度特征值，建立所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系。

其中，所述光照度特征值，对于在任意色温下，与实际的照度基本需要成线性关系。也即，在任何一种色温环境下，光照度特征值随着实际照度的增加而增加，随着实际照度的减小而减小。

在个距离点、多个色温值以及多个照度下建立对应关系时，可以开启红外补光、关闭红外滤光片，且对于测试的距离点，可与红外补光的最大长度一致，或者小于红外补光的最大长度。

在本发明实施例中所述日夜切换的照度一般发生在2至15lux之间，在建立所述对应关系时，则可能需要统计1至25lux之间的相关数据。

另外，在本发明实施例中，为了更为可造的统计多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息对应的光照度，所述计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息对应的光照度特征值步骤可以包括如图2所示步骤，具体包括：

在步骤S201中，获取在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息。

其中，所述距离点，即摄像头与视野中的对象之间的距离，所述色温值，是用于表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的，绝对黑体的辐射和光源在可见区的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。照度是指单位面积上所接受可见光的能量，单位勒克斯(Lux或Lx)。

所述多个距离点，多个色温值及多个照度，可以根据预设的间隔值进行逐个测试统计。其中距离点依赖于红外夜视设计的距离，可以按照预定的间隔，比如每隔30mm的长度递增到夜视最大距离。基于同样的方法，可获取色温、照度的分段的样本点，优选的实施方式中，至少需要获取5*9*15个样本点，其中“5”表示5种色温，“9”表示9段距离，“15”代表15个样本点。

当然，为进一步提高准确度，还可增加色温、照度的分段数，建立光照度特征值信息的3D模型，然后筛选出交叉较小的两个曲面的特征值作为第一、第二阈值节点。为简化计算，日夜切换第一阈值以ISO标注，ISO值小于正常场景下得到第一阈值时的ISO即可。

在步骤S202中，根据所述图像信息以及所述图像信息中不同区域对应的不同权重值，计算所述图像信息对应的光照度特征值。

具体的，对于图像中的不同区域，可能计算图像光照度特征值的权值也不相同，如图3所示为图像区域对应不同计算权重的示意图，在图的中下部分，分配的权重要大于其它区域的计算权值。从而能够更加快速的确定用户关注场景。

在步骤S103中，根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。

具体的，在根据所述光照度特征与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换时，为了提高日夜切换的准确性，降低临界点出现的机率，需要采用时域滤波的方式屏蔽摄像机参数及统计数据波动的干扰，比如可以计算n帧判定时的光照度特征值的平均值为作n+1帧的光照度特征值。

另外，为了进一步避免日夜两种模式切换时，在临界点反复切换的情况，如图4所示，所述日夜模式切换阈值包括第一阈值和第二阈值，且第一阈值小于第二阈值，所述根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换具体为：

在步骤S401中，当所述摄像机的工作参数为夜晚模式，当前查找的所述光照度特征值大于第二阈值时，所述摄像机的工作参数由夜晚模式切换到白天模式；

在步骤S402中，当所述摄像机的工作参数为白天模式，当前查找的所述光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

如图5为本发明一个具体的日夜模式切换示意图，如图5所示，相机启动时，默认为白天模式，以当前帧的感光度值ISO为判定依据，当当前帧的感光度大于感光度阈值时，切换成夜晚模式，在夜晚模式时使用统计的数据来计算光照度特征值，所述光照度特征值主要由各亮度分量的比值、当前亮度和感光度决定。当特征值大于设定的阈值时，切换为白天模式。

图6为本发明实施例提供的摄像机日夜模式切换装置的结构示意图，所述装置包括：

获取单元601，用于获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；

查找单元602，用于根据预先设置的摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；

切换单元603，用于根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换。

优选的，所述日夜模式切换阈值包括第一阈值和第二阈值，且第一阈值小于第二阈值，所述切换单元包括：

第一切换子单元，用于当所述摄像机的工作参数为夜晚模式，当前查找的所述光照度特征值大于第二阈值时，所述摄像机的工作参数由夜晚模式切换到白天模式；

第二切换子单元，用于当所述摄像机的工作参数为白天模式，当前查找的所述光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

优选的，所述装置还包括：

对应关系建立单元，用于计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息和/或摄像机的调节参数对应的光照度特征值，建立所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系。

优选的，所述对应关系建立单元包括：

图像信息获取子单元，用于获取在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息；

特征值计算子单元，用于根据所述图像信息以及所述图像信息中不同区域对应的不同权重值，计算所述图像信息对应的光照度特征值。

优选的，所述切换单元包括：

当所述摄像机的工作参数为白天模式，当所述感光度值对应的光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

本发明实施例所述摄像机日夜模式切换装置与图1至图5所述摄像机日夜模式切换方法对应，在此不作重复赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种摄像机日夜模式切换方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；

计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息和/或摄像机的调节参数对应的光照度特征值；

建立所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系；

根据所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；

根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换；

其中，所述计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息对应的光照度特征值步骤包括：

获取在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息；

根据所述图像信息以及所述图像信息中不同区域对应的不同权重值，计算所述图像信息对应的光照度特征值。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述日夜模式切换阈值包括第一阈值和第二阈值，且第一阈值小于第二阈值，所述根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换具体为：

当所述摄像机的工作参数为夜晚模式，当前查找的所述光照度特征值大于第二阈值时，所述摄像机的工作参数由夜晚模式切换到白天模式；

当所述摄像机的工作参数为白天模式，当前查找的所述光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述摄像机的调节参数包括感光度值，所述根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换步骤包括：

当所述摄像机的工作参数为白天模式，当所述感光度值对应的光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

4.一种摄像机日夜模式切换装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息；

对应关系建立单元，用于计算在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息和/或摄像机的调节参数对应的光照度特征值，建立所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系；

查找单元，用于根据所述摄像机的调节参数和/或摄像机图像内容信息与光照度特征值的对应关系，查找所述摄像机当前的调节参数和/或摄像机图像内容信息对应的光照度特征值；

切换单元，用于根据所述光照度特征值与预设的日夜模式切换阈值进行日夜模式切换；

其中，所述对应关系建立单元包括：

图像信息获取子单元，用于获取在多个距离点、多个色温值以及多个照度下摄像头获取的图像信息；

特征值计算子单元，用于根据所述图像信息以及所述图像信息中不同区域对应的不同权重值，计算所述图像信息对应的光照度特征值。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述日夜模式切换阈值包括第一阈值和第二阈值，且第一阈值小于第二阈值，所述切换单元包括：

第一切换子单元，用于当所述摄像机的工作参数为夜晚模式，当前查找的所述光照度特征值大于第二阈值时，所述摄像机的工作参数由夜晚模式切换到白天模式；

第二切换子单元，用于当所述摄像机的工作参数为白天模式，当前查找的所述光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。

6.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述摄像机的调节参数包括感光度值，所述切换单元包括：

当所述摄像机的工作参数为白天模式，当所述感光度值对应的光照度特征值小于第一阈值时，所述摄像机的工作参数由白天模式切换到夜晚模式。