CN105554414A - 强光抑制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供强光抑制方法及装置，该方法包括：在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；根据各个区块的当前特征参数值，判断当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；如果具有过曝区块，则提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值；判断当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；如果是运动光源引起的，则根据过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。应用本发明可根据虚拟绊线区域的少量亮度数据检测到运动光源并对进行强光抑制，运算量低，而且ISP芯片支持分区域的空域信息，因此本技术方案实用性高。

Description

强光抑制方法及装置
技术领域
本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种强光抑制方法及装置。
背景技术
在视频监控领域的道路监控应用中，夜间行驶车辆会对监控画面造成很多不利的影响，比如车灯过曝、背景过暗、光晕过大、看不清车牌和曝光闪烁等问题。为了避免夜间行驶车辆所造成的不利影响，可采用昼夜监控的技术方案，即在白天关闭强光抑制，在夜晚开启强光抑制的监控方案，但是该监控方案降低了夜间无车时的道路监控效果，因此可采用一种实时检测夜间过车的方法，根据过车情况自动启停强光抑制，兼顾夜间过车和无车时的视频图像质量。
现有技术中，可利用硬件资源，如FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)、DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理)芯片、硬化算子等，实现车辆检测。其中使用DSP芯片进行车辆检测的现有方案为：基于高斯模型的背景建模，使用背景差分法提取前景目标，扫描虚拟绊线上的所有像素点，通过物体相应的特征判断是否有运动车辆进入。现有技术使用DSP芯片检测运动车辆受到硬件限制，而且由于图像像素点多，所以算法运算量大，而且移植性较差。
发明内容
本发明提供一种强光抑制方法及装置，以解决现有技术中车辆检测受到硬件限制，算法运算量、移植性差的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种强光抑制方法，所述方法应用于监控前端设备，所述方法包括：
在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；
获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；
根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；
如果具有过曝区块，则提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值；
根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；
如果是运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种强光抑制装置，所述装置应用于监控前端设备，所述装置包括：
设置单元，用于在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；
计算单元，用于获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；
第一判断单元，用于根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；
提取单元，用于如果具有过曝区块，则提取N个参考帧图像中对应的第一虚拟绊线区域的各个区块的参考特征参数值；
第二判断单元，用于根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；
强光抑制单元，用于如果是运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
应用本发明实施例，监控前端设备中的ISP(ImageSignalProcessor，图像信号处理器)芯片支持分区域的空域信息，通过在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；然后获取当前帧图像的第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；如果有过曝区块，则提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值；根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；如果是由运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。由此监控前端设备可根据虚拟绊线区域的少量亮度数据检测到运动光源，也即检测到行驶车辆并对行使车辆引起的过曝进行强光抑制，提高了夜间道路监控效果。由于本发明技术方案可以基于虚拟绊线区域的少量数据检测到车辆，因此运算量低，而目前ISP芯片普遍支持分区域的空域信息，因此本技术方案实用性高。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一种实施方式中的虚拟绊线选取示意图；
图2为本发明一种实施方式中强光抑制方法流程图；
图3为本发明一种实施方式中强光抑制装置所在前端监控设备的一种硬件结构图；
图4为本发明一种实施方式中强光抑制装置框图。
具体实施方式
为便于对本发明的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明保护范围的限定。
本发明实施例提供的技术方案的具体应用场景为视频监控领域的道路监控应用，尤其可用于夜间道路监控场景，夜间过车时，前端监控设备可通过在视频帧图像中设置的虚拟绊线区域的亮度信息或者频域信息判断是否有运动光源进入，如果是则快速启动强光抑制策略，防止视频画面曝光，由此实现过车强光抑制。
本发明中，特征参数为用来衡量视频图像数据的参数，可以为视频亮度，也可以为频域信息。其中，频域信息是基于视频亮度的，视频亮度高的为高频域，亮度底的为低频域。本申请文件中以特征参数为亮度来描述本发明技术方案。
另外，需要说明的是，本发明技术方案并不对在视频帧图像中设置的虚拟绊线的数目、位置做具体限定，可以在任意位置、设置任意条虚拟绊线。本申请文件以设置两条虚拟绊线为例对技术方案进行介绍，但是这并不构成对本发明保护范围的限定。参见图1，为本发明一种实施方式中的虚拟绊线选取示意图：图1中两条虚拟绊线分别被设置在图像上边沿和图像下边沿，即设置在第一和第八行，图像上边沿的虚拟绊线A1可用于检测运动光源的进入，图像下边沿的虚拟绊线A2可用于检测运动光源的离开，每个区块中的数字标明相应区块的亮度值；位于两个方位的虚拟绊线A1和A2还有助于识别图像是否是整体曝光。一个虚拟绊线区域中划分的区块越多，在检测车辆时准确程度越高，但是运算量也会增加，如果一个虚拟绊线区域的区块数量过少，可采用多条连续的虚拟绊线作为一个虚拟绊线区域。
参见图2，本发明一种实施方式中强光抑制方法流程图：
步骤201：在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块。
由于监控前端设备中有ISP芯片，而ISP芯片具有支持分区域的空域信息，因此可将虚拟绊线区域划分为多个区块。
步骤202：获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值。
当前端监控设备中的传感器向ISP芯片发送某帧图像的数据流时，ISP芯片可对数据流进行计算得到该帧图像的特征参数值，如亮度值。
具体地，可统计图像上边沿和图像下边沿的两个虚拟绊线区域各个区块的亮度值，各个虚拟绊线区域包含x个区块，可计算出每个区块的亮度值，即L_1，L_2，L_3…L_x。
需要说明的是，还可计算出每个虚拟绊线区域x个区块的亮度均值和亮度方差。
步骤203：根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块。
具体地，可预设一个亮度阈值，遍历虚拟绊线区域各个区块的亮度值，如果虚拟绊线区域的区块的亮度置超过该亮度阈值，则判定该区块为过曝区块，可记录每个虚拟绊线区域的过曝区块的数目、过曝区块的坐标。
为了实现本发明技术方案，可建立一个存储表或者数据库，用来存储当前帧图像的统计信息和N帧参考帧图像的统计信息，其中统计信息包括帧号、虚拟绊线编号、虚拟绊线区域各个区块的特征参数值、过曝区块的坐标、过曝区块的数目、虚拟绊线区域的特征参数值均值、虚拟绊线区域当前特征参数值方差。
如果当前帧图像的A1虚拟绊线区域有过曝区块，则执行步骤204，否则结束操作。
步骤204：提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值。
为了判断虚拟绊线区域的过曝区块是否是由运动光源引起的，可预先在存储表或者数据库中存储N个参考帧图像的对应区块的参考特征参数值。
步骤205：根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的。
在一种可能的实现方式中，根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的步骤包括：判断当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块在参考帧图像的对应区块是否是过曝区块；如果不是，则认为过曝区块是运动光源引起的。如果过曝区块在参考图像帧中不是过曝区块，则说明过曝区块发生了变化，说明过曝区块是由运动光源引起的，否则说明该过曝区块可能是由固定光源，如路灯引起的。
在另一种可能的实现方式中，根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的步骤包括：判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块的数量是否等于第一虚拟绊线区域被划分的区块数量；如果等于，则判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；如果是区域过曝，则认为所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是运动光源引起的。具体地，如果第一虚拟绊线区域的所有区块都是过曝区块，则说明第一虚拟绊线区域发生了整体过曝，由于第一虚拟绊线区域整体过曝不能说明整幅图像发生了整体过曝，因此可进一步判断当前帧图像是整体过曝还是区域过曝，如果整幅图像是区域过曝，则可认为该当前帧图像是大型车或者是多辆车造成的第一虚拟绊线区域的整体过曝，是运动光源引起的。
在一种可能的实现方式中，判断当前帧图像是整体过曝还是区域过曝，包括：在所述图像中设置第二虚拟绊线，将第二虚拟绊线区域对应第一虚拟绊线区域已划分的区块划分区块，根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值及第二虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值得到的结果，判断当前帧图像是整体过曝还是区域过曝。
具体地，如果第一虚拟绊线区域各区块的特征参数值得均值与第二虚拟绊线区域内各区块的特征参数值均值相差较小或者没有差别，则判定所述当前帧图像是整体过曝；否则判定当前帧图像是区域过曝，并且该区域过曝是运动光源引起的。
在另一种可能的实现方式中，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝的步骤包括：根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差及参考帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝。
具体地，提取N个参考帧图像中相应的第一虚拟绊线区域的N个第一参考特征参数值方差，如果根据N个第一参考特征参数值方差，确定所述当前帧图像中第一虚拟绊线区域的当前参考特征参数值方差是逐渐变化的，则判定当前帧图像是整体过曝；如果根据N个第一参考特征参数值方差，确定所述当前帧图像中第一虚拟绊线区域的当前参考特征参数值方差是突变的，则判定当前帧图像是区域过曝。
如果是运动光源引起的图像过曝，则执行步骤206。
步骤206：根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
由于道路监控的实时性要求较高，当检测到夜间有过车时，以过曝区块的最高亮度值为曝光目标值，可快速启动强光抑制策略，为了快速抑制强光可提高自动曝光的调整速度和步长，监控图像的其他相关参数也需快速调整到抑制强光的参数值。
步骤207：启动强光抑制后，按照预设值延时关闭强光抑制。
可专门设置一条虚拟绊线来检测运动光源是否离开前段监控设备的监控区域，如果是，则可按照预设值延时关闭强光抑制。
具体地，由于在短时间内对视频图像进行图像曝光和其他图像参数反复调整时，可造成实况效果不稳定，为了防止间断性过车导致的图像曝光和其他图像参数反复调整，可在运动光源离开慢速关闭强光抑制，即减小调节步长或者启用延迟机制，即可延迟一定的时间后再慢速关闭强光抑制策略。
另外，由于本发明技术方案采用了虚拟绊线区域的方式统计视频特征数据，数据量相比整个图像减少很多，因此运算量减少很多，在不影响车辆检测性能的前提下，可以采取多种检测算法以提升运动光源检测的准确性。
结合图2所示的实施例可知，由于ISP芯片具有支持分区域的空域信息的特性，通过在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；然后获取当前帧图像的第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；如果有过曝区块，则提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值；根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；如果是由运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。由此监控前端设备可根据虚拟绊线区域的少量亮度数据检测到运动光源，也即检测到行驶车辆并对行使车辆引起的过曝进行强光抑制，提高了夜间道路监控效果。由于本发明技术方案可以基于虚拟绊线区域的少量数据检测到车辆，因此运算量低，而目前ISP芯片普遍支持分区域的空域信息，因此本技术方案实用性高。
参见图3，为本发明一种实施方式中强光抑制装置所在前端监控设备的一种硬件结构图：
本发明强光抑制装置的实施例可以应用在前端监控设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图3所示，为本发明一种实施方式中强光抑制装置所在前端监控设备的一种硬件结构图，除了图3所示的CPU、ISP芯片、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件。
参见图4，为本发明一种实施方式中强光抑制装置框图，该装置应用于前端监控设备上：
所述装置包括：设置单元410，计算单元420，第一判断单元430，提取单元440，第二判断单元450，强光抑制单元460。
设置单元410，用于在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；
计算单元420，用于获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；
第一判断单元430，用于根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；
提取单元440，用于如果具有过曝区块，则提取N个参考帧图像中对应的第一虚拟绊线区域的各个区块的参考特征参数值；
第二判断单元450，用于根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；
强光抑制单元460，用于如果是运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
可选的，所述第二判断单元450包括：第一子单元451，用于判断当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块在参考帧图像的对应区块是否是过曝区块；第二子单元452，用于如果不是过曝区块，则认为过曝区块是运动光源引起的。
第二判断单元450还包括：第三子单元453，用于判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块的数量是否等于第一虚拟绊线区域被划分的区块数量；第四子单元454，用于如果等于，则判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；第五子单元455，用于如果是区域过曝，则认为所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是运动光源引起的。
具体地，第四子单元454，具体用于在所述图像中设置第二虚拟绊线，将第二虚拟绊线区域对应第一虚拟绊线区域已划分的区块划分区块，根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值及第二虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值得到的结果，判断当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；或者，根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差及参考帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝。
可选的，强光抑制单元460，还用于在启动强光抑制后，按照预设值延时关闭强光抑制。
可选的，所述设置单元410，具体用于在图像中设置至少两条虚拟绊线，其中包括第一虚拟拌线和远离第一虚拟拌线的离开虚拟拌线。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种强光抑制方法，其特征在于，所述方法应用于监控前端设备，所述方法包括：
在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；
获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；
根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；
如果具有过曝区块，则提取参考帧图像中对应区块的参考特征参数值；
根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；
如果是运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的的步骤包括：
判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块在所述参考帧图像的对应区块是否是过曝区块；
如果不是，则认为过曝区块是运动光源引起的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的的步骤包括：
判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块的数量是否等于第一虚拟绊线区域被划分的区块数量；
如果等于，则判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；
如果是区域过曝，则认为所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是运动光源引起的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝的步骤包括：在所述图像中设置第二虚拟绊线，将第二虚拟绊线区域对应第一虚拟绊线区域已划分的区块划分区块，根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值及第二虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；
或者，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝的步骤包括：根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差及参考帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：启动强光抑制后，按照预设值延时关闭强光抑制。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在图像中设置至少两条虚拟绊线，其中包括第一虚拟拌线和远离第一虚拟拌线的离开虚拟拌线。
7.一种强光抑制装置，其特征在于，所述装置应用于监控前端设备，所述装置包括：
设置单元，用于在图像中设置第一虚拟绊线，并且将第一虚拟绊线区域划分为多个区块；
计算单元，用于获取当前帧图像第一虚拟绊线区域各个区块的当前特征参数值；
第一判断单元，用于根据所述各个区块的当前特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内是否具有过曝区块；
提取单元，用于如果具有过曝区块，则提取N个参考帧图像中对应的第一虚拟绊线区域的各个区块的参考特征参数值；
第二判断单元，用于根据所述参考特征参数值，判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是否是运动光源引起的；
强光抑制单元，用于如果是运动光源引起的，则根据所述过曝区块的当前特征参数值启动强光抑制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元包括：
第一子单元，用于判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块在参考帧图像的对应区块是否是过曝区块；
第二子单元，用于如果不是过曝区块，则认为过曝区块是运动光源引起的。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元还包括：
第三子单元，用于判断所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块的数量是否等于第一虚拟绊线区域被划分的区块数量；
第四子单元，用于如果等于，则判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；
第五子单元，用于如果是区域过曝，则认为所述当前帧图像第一虚拟绊线区域的过曝区块是运动光源引起的。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第四子单元，具体用于在所述图像中设置第二虚拟绊线，将第二虚拟绊线区域对应第一虚拟绊线区域已划分的区块划分区块，根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值及第二虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的均值得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝；或者，
根据比较所述当前帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差及参考帧图像第一虚拟绊线区域内各区块的特征参数值的方差得到的结果，判断所述当前帧图像是整体过曝还是区域过曝。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述强光抑制单元，还用于在启动强光抑制后，按照预设值延时关闭强光抑制。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述设置单元，具体用于在图像中设置至少两条虚拟绊线，其中包括第一虚拟拌线和远离第一虚拟拌线的离开虚拟拌线。
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