CN108259819B - 动态影像特征加强方法与*** - Google Patents

动态影像特征加强方法与*** Download PDF

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Abstract

本发明关于一种动态影像特征加强方法与***，该方法包含步骤：自一摄影机撷取多个影像；通过一感兴趣区域切换单元自该摄影机的一画面中选取一感兴趣区域；在该感兴趣区域中设定多个亮度权重值；根据各该亮度权重值，调整该摄影机的该画面的一亮度参数；利用一锐利化调整单元执行一多层渐进锐利化程序以更新该摄影机的一实际锐利化参数。直接且即时调整摄影机的摄影参数，改善所撷取的影像的亮度或解析度等参数，进而使智能型先进驾驶辅助***可以清晰辨识道路与对方来车。

Description

动态影像特征加强方法与***
技术领域
本发明有关于一种动态影像特征加强方法与***，特别是有关于一种可直接调整摄影机的摄影参数的动态影像特征加强方法与***。
背景技术
随着数字摄影机普及于日常生活中，加上电脑视觉领域的发展，智能型影像技术已被应用在许多领域为人类生活带来安全与便利。举例来说，安全监控的应用有人脸辨识、指纹辨识、烟雾检测等等。在车用电子方面，智能型先进驾驶辅助***(Advanced DriverAssistance Systems，ADAS)近年来迅速发展，希望通过人工智能的应用降低交通事故的肇事率。智能型先进驾驶辅助***包含车道线检测***、倒车辅助***、前方车辆防撞***等等，都是国内外车厂近来积极开发的技术。
请参阅图6，现有的智能型先进驾驶辅助***60包含影像撷取模块61、计算模块62、车辆分类器63、车辆检测器64、警示装置65与显示器66。影像撷取模块61撷取前方道路的影像，计算模块62连接至该影像撷取模块61，将所撷取的影像进行分析与辨识，车辆分类器63连接计算模块62，将该影像中车辆的种类进行分类，以便于判断发生碰撞时的剧烈程度，车辆检测器64连接至计算模块62，用于检测前方与对方来车，警示装置65连接至车辆分类器63与车辆检测器64，当判断异常状况(例如对方来车、太靠近前方车辆或前方有大卡车等情况)发生时，该警示装置65发出警示，该显示器66连接该车辆检测器64，接收该影像以显示路况。
而在该智能型先进驾驶辅助***60的应用中，影像处理为最主要的核心技术，影像品质决定辨识结果正确率。然而，现有的影像撷取模块61中，在任何情况下都是使用固定的摄影机参数(例如固定白平衡、固定亮度或固定色彩等参数)，而固定的摄影机参数无法适用于各种不同的环境(例如逆光环境、低光源环境或普通光源环境等)，而导致所撷取的影像曝光过度或影像亮度过低，造成该智能型先进驾驶辅助***60无法有效判断对方来车或障碍物，导致车祸发生。
在中国专利第CN105684417A号的专利中，公开了一种复原强度及锐化强度的调整方法，主要通过轮廓增强处理部对图像数据进行使用了锐化滤波器的锐化处理，根据锐化率的增减来调整复原率，并通过复原率而补偿由锐化率的增减带来的影响，进而能够稳定地改善图像数据的画质。该专利着重于输出影像的边缘改善处理，而未对影像亮度进行改善。
因此，需要发明一种动态影像特征加强方法与***，让摄影机可以针对不同环境下的摄影参数进行自动调整，进而使该智能型先进驾驶辅助***可以清晰辨识道路与对方来车。
发明内容
本发明的目的在发明一种动态影像特征加强方法，通过在该动态影像特征加强方法，可针对不同光线下的环境进行摄影机的摄影参数的调整，进而使智能型先进驾驶辅助***可以清晰辨识道路与对方来车。
根据上述的目的，本发明提供一种动态影像特征加强方法，其包含步骤：
自一摄影机撷取多个影像；
通过一感兴趣区域切换单元自该摄影机的一画面中选取一感兴趣区域，并将该感兴趣区域划分成多个区块；
在该感兴趣区域中设定多个亮度权重值；
根据各该亮度权重值，调整该摄影机的该画面的一亮度参数；
利用一锐利化调整单元执行一多层渐进锐利化程序以渐进更新该摄影机的一实际锐利化参数；将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，以强化该多个区块所呈现的该多个影像的轮廓；使用该多层渐进锐利化程序找出相对应边缘，并根据对该多个区块的该多个影像的破损程度修正锐利化参数后，将该多个影像的边缘信息转至高频域并分成多层边缘信息，再将该多层边缘信息合并；
其中，在该多层渐进锐利化程序，包含：
设定一锐利化参数临界值；
比较该实际锐利化参数与该锐利化参数临界值，以步阶增减方式逐渐修正该实际锐利化参数以接近该锐利化参数临界值；若该实际锐利化参数小于该锐利化参数临界值的该一差容许值范围内，增加该实际锐利化参数，若该实际锐利化参数大于该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，减少该实际锐利化参数；
将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，以强化该多个区块所呈现的该多个影像的轮廓。
本发明的优点在于：直接且即时调整摄影机的摄影参数，改善所撷取的影像的亮度或解析度等参数，进而使智能型先进驾驶辅助***可以清晰辨识道路与对方来车。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的动态影像特征加强***的方块图。
图2A为动态影像特征加强方法选择感兴趣区域的示意图。
图2B为动态影像特征加强方法的权重分布的示意图。
图3为本发明的动态影像特征加强方法的步骤流程图。
图4为多层渐进锐利化程序的流程图。
图5为多层渐进锐利化程序的示意图。
图6为现有的智能型先进驾驶辅助***的***方块图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参阅图1以及图2A与图2B，本发明的动态影像特征加强***10包含一摄影机11、一显示屏幕12、一感兴趣区域(Region of Interest，ROI)切换单元13、一区块划分单元14、一影像分析单元15、一亮度权重设置单元16、一亮度调整单元17与一锐利化调整单元18。
该摄影机11可以是一般的数字相机或数字摄影机，该摄影机11包含显示屏幕12，或者该摄影机11外接该显示屏幕12。该摄影机11具有一存储器111，该存储器111可储存该摄影机11所拍摄的影像。该ROI切换单元13电连接该显示屏幕12，根据不同的道路状况、不同的时间或不同的天气，使用者可通过该ROI切换单元13切换该显示屏幕12的一画面121的一感兴趣区域122的大小。
该区块划分单元14电连接该显示屏幕12，用于将该显示屏幕12的该画面121划分为多个区块123。该影像分析单元15电连接该摄影机11，其用于将该摄影机11所拍摄的多个影像分析其亮度或锐利化参数等影像参数。该亮度权重设置单元16电连接该影像分析单元15与该显示屏幕12，从该影像分析单元15接收该多个影像的多个亮度参数，并参照储存于该存储器111的一亮度权重对照表，设定该显示屏幕12的各该区块123内的各该影像的亮度权重。不同厂牌的该摄影机11会有不同的该亮度权重对照表，通过该亮度权重对照表，使本发明的动态影像特征加强***10可以根据每个权重值所代表的亮度范围，调整该画面达到亮度清晰可视，而如何设计该亮度权重对照表为本领域相关技术人员所熟知，在此不再赘述。该亮度调整单元17电连接该亮度权重设置单元16与该摄影机11，根据各该区块123的各该亮度的亮度权重值，将该画面121的各该区块123的各该影像的亮度调整至一致性。
该锐利化调整单元18电连接该摄影机11与该影像分析单元15，在亮度调整后，根据该影像分析单元15分析的该多个影像的锐利化参数，该锐利化调整单元18使用一多层渐进锐利化程序加强该多个影像的轮廓，并根据各该区块123的各该影像的破损程度修正该实际锐利化参数，最后将该多个影像的边缘信息转至高频域，进而将该多个影像的多层边缘进行合并，达到该多个影像的轮廓加强的目的。
请参阅图3，并参考图1的元件标号，本发明的动态影像特征加强方法包含下列步骤。在步骤S301中，利用一摄影机11撷取多个影像并将之存入一存储器111中，该动态影像特征加强***10的该摄影机11会持续拍摄前方道路的该多个影像，因环境亮度与影像轮廓不会瞬间改变，可通过将前一时间区间的该多个影像进行影像处理，进而调整该摄影机11的摄影参数，让在一显示屏幕12所呈现的该多个影像清楚可辨。
在步骤S302中，自该显示屏幕12的一画面121中选取一感兴趣区域(Region ofInterest)122。在该显示屏幕12所显示的该画面121中，并非所有区域都需要进行影像强化处理，设定该感兴趣区域122可以降低影像运算的时间，加速影像强化的时间。举例来说，如图2A所示，在该画面121的周围区域为树木或静止的车辆，这些物体并非在一车辆行驶路径上，并无需进行影像强化处理。因此通过选取该感兴趣区域122，缩小需要进行影像处理的范围，降低该动态影像特征加强***10进行影像处理的负荷与时间。
该动态影像特征加强***10可以嵌入一车辆的电子***(例如导航***或中控***中)，或者该动态影像特征***10是安装于一车辆自动驾驶***中，在此并不局限。而且，根据不同环境，该感兴趣区域122的范围也就不同，使用者根据不同的路况与不同的视野调整该感兴趣区域的范围。
在步骤S303中，设定该显示屏幕12的该画面121的多个亮度权重值。本发明的动态影像特征强化方法在设定该感兴趣区域122后，将该画面121与该感兴趣区域122划分为多个区块123，并标示各该区块123的各该亮度权重值。在各该影像中，并非每个区块123的曝光过度或亮度不足，有些区块123的亮度过亮(曝光过度)，有些区块123的亮度过暗，因此需要针对各个区块123进行亮度调整。该多个亮度权重值的设定，可以先设计一亮度权重对照表，根据各该区块123的各该影像的实际亮度值，参照该亮度权重对照表给予各该区块123的各该亮度权重值。该亮度权重对照表可储存该亮度权重设置单元16内，或者该亮度权重对照表可储存于该摄影机11的该存储器111内，在此并不局限。该亮度权重对照表可依照个人的设定有所不同，在此所示的该亮度权重对照表仅是举例，并非局限该亮度权重对照表的数值，根据不同的车辆与不同的该摄影机可以有不同的该亮度权重对照表。
举例来说，如图2B所示，在该感兴趣区域122外的区域并非是各该影像强化的重点区域，因此在该区域的该亮度权重值皆设为1。在该感兴趣区域122内则依据该实际亮度值的大小给予各该区块123一个该亮度权重值，例如，该亮度权重值为5，表示该区块123的亮度过暗，该亮度权重值为2，表示该区块123的曝光过度。
在步骤S304中，根据各该亮度权重值，调整该摄影机11的该画面的亮度。根据各该亮度权重值，将该摄影机11的该画面10的亮度参数进行调整。本发明的动态影像特征强化方法，根据该摄影机11所撷取到的该多个影像进行亮度调整，直接调整该摄影机11的该亮度参数，而非是对该多个影像进行调整。
在步骤S305，调整该摄影机11的该画面121的各该影像的锐利化。完成该摄影机11的该画面121的亮度调整后，可加强该摄影机11的该画面121的锐利化，而在锐利化调整之前，需进行该摄影机11的该画面121的各该影像的轮廓分析。根据该摄影机11所撷取到的该多个影像，进行各该影像的轮廓分析，分析各该影像的边缘是否模糊或清楚。
在步骤S306，以一多层渐进锐利化程序更新该摄影机的一锐利化参数。因为本发明的该摄影机11的锐利化调整是利用该动态影像特征加强***10调整，该动态影像特征加强***10应用一微调机制，以渐进方式一步一步调整该锐利化参数，每次些微的调整该锐利化参数，进而将该摄影机11调整至一锐利化参数临界值的一误差容许值的范围内。该多个影像与该锐利化参数临界值存放于该存储器111内。
请参阅图4，该多层渐进锐利化程序包含下列步骤，在步骤S401中，设定一锐利化参数临界值，该摄影机11的该画面10中，在该感兴趣区域121的该多个区块123的多个影像分别具有不同锐利化参数，根据该锐利化参数临界值调整该摄影机的实际锐利化参数，让该摄影机11所拍摄的影像皆为轮廓清晰可视的影像。
在步骤S402中，比较一实际锐利化参数与该锐利化参数临界值，以步阶增减方式逐渐修正该实际锐利化参数以接近该锐利化参数临界值。该锐利化参数临界值为影像轮廓清晰的一设定值，该锐利化参数临界值根据不同使用者可以修改为不同的该设定值，而且在调整时，可设定该锐利化参数临界值的一误差容许值，将该摄影机的该实际锐利化参数调整在该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，使该摄影机所拍摄的影像为清晰可视。
在步骤S403中，若该实际锐利化参数小于该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，增加该实际锐利化参数，反之，在步骤S404中，若该实际锐利化参数大于该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，减少该实际锐利化参数。直到该实际锐利化参数在该锐利化参数临界值的有效范围内，则结束该多层渐进锐利化程序。
该多层渐进锐利化程序为设定该摄影机的该画面每次增加或减少的参数值，例如，如图5所示，在一实施例中，该多层渐进锐利化程序设定多个锐利化层级(例如四层锐利化层级等)，其分别为一第一锐利化递增层41、一第二锐利化递增层42、一第一锐利化递减层51与一第二锐利化递减层52，其表示进行该多层渐进锐利化程序时，每次进行两次锐利化参数的递增或递减。根据不同需求可设定不同层数的锐利化递增层或锐利化递减层，层数越多可加速将实际锐利化参数调整至该锐利化参数临界值。
举例来说，根据多个影像轮廓清晰度，将该锐利化参数设定为0～255共256级，而某个区块的该影像的该实际锐利化参数为200，而该动态影像特征加强***的该锐利化参数临界值为231±5，换句话说需将该实际锐利化参数值调整至该误差容许值范围(226～236之间)内，多层渐进锐利化程序进入该第一锐利化递增层41，而在该第一锐利化递增层41将该实际锐利化参数增加5，此时该实际锐利化参数调整至205，其依旧小于该锐利化参数临界值，因此再进入第一锐利化递增层41进行增加该实际锐利化参数，直到该实际锐利化参数调整至该锐利化参数临界值的该误差容许值的该范围内。反之，若该实际锐利化参数大于该锐利化参数临界值，则进入该第一锐利化递减层51，逐步将该实际锐利化参数调整至该锐利化参数临界值的该误差容许值的该范围内。
另外，在步骤S306中，更包含将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，以强化该多个区块123所呈现的该多个影像的轮廓。使用该多层渐进锐利化程序找出相对应边缘，并根据对该多个区块123的该多个影像的破损程度修正锐利化参数后，最后将该多个影像的边缘信息转至高频域并分成多层边缘信息，如图5所示的T1层边缘信息、T2层边缘信息、T3层边缘信息与T4层边缘信息等，再将该多层边缘信息合并，达到将该画面121所呈现的该多个影像的轮廓加强目的。利用该摄影机11所撷取的多个影像逐步调整该摄影机11的该摄影参数，达到改善该摄影机11的输出影像调整的目的。通过前端调整的方式(直接调整摄影机的摄影参数)调整该多个影像的参数，而非如现有技术中，大都是在获得该多个影像后，再调整该多个影像的亮度、对比或曝光等参数。因此，本发明的动态影像特征加强方法可让智能型先进驾驶辅助***即时掌握路况，根据该摄影机11所撷取的该多个影像在第一时间作出判断。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种动态影像特征加强方法，其特征在于，包含步骤：
自一摄影机撷取多个影像；
通过一感兴趣区域切换单元自该摄影机的一画面中选取一感兴趣区域，并将该感兴趣区域划分成多个区块；
在该感兴趣区域中设定多个亮度权重值；
根据各该亮度权重值，调整该摄影机的该画面的一亮度参数；
利用一锐利化调整单元执行一多层渐进锐利化程序以渐进更新该摄影机的一实际锐利化参数；将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，以强化该多个区块所呈现的该多个影像的轮廓；使用该多层渐进锐利化程序找出相对应边缘，并根据对该多个区块的该多个影像的破损程度修正锐利化参数后，将该多个影像的边缘信息转至高频域并分成多层边缘信息，再将该多层边缘信息合并；
其中，在该多层渐进锐利化程序，包含：
设定一锐利化参数临界值；
比较该实际锐利化参数与该锐利化参数临界值，以步阶增减方式逐渐修正该实际锐利化参数以接近该锐利化参数临界值；若该实际锐利化参数小于该锐利化参数临界值的一误差容许值范围内，增加该实际锐利化参数，若该实际锐利化参数大于该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，减少该实际锐利化参数；
将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，以强化该多个区块所呈现的该多个影像的轮廓。
2.根据权利要求1所述的动态影像特征加强方法，其特征在于，在该感兴趣区域中设定该多个亮度权重值的该步骤中，更包含：设定各该区块的各该亮度权重值。
3.根据权利要求1所述的动态影像特征加强方法，其特征在于，该多个亮度权重值的设定，根据各该区块的一实际亮度值并参照一亮度权重对照表而给予各该区块的该亮度权重值。
4.根据权利要求1所述的动态影像特征加强方法，其特征在于，该多个影像与该锐利化参数临界值存放于一存储器内。
5.一种动态影像特征加强***，包含：
一摄影机；
一显示屏幕连接该摄影机；
一感兴趣区域切换单元，电连接该显示屏幕，该感兴趣区域切换单元切换该显示屏幕的一画面的一感兴趣区域；
一区块划分单元电连接该显示屏幕，以将该显示屏幕的该画面划分为多个区块；
一影像分析单元电连接该摄影机，以将该摄影机所拍摄的多个影像分析其亮度参数与锐利化参数；
一亮度权重设置单元电连接该影像分析单元与该显示屏幕，接收该多个影像的多个亮度参数，并参照一亮度权重对照表，设定该显示屏幕的各该区块内的各该影像的一亮度权重值；
一亮度调整单元电连接该亮度权重设置单元与该摄影机，根据各该区块的各该亮度的该亮度权重值，将该画面的各该区块的各该影像的亮度调整至一致；
一锐利化调整单元电连接该摄影机与该影像分析单元，调整各该区块的各该影像的该锐利化参数至一锐利化参数临界值，该锐利化调整单元根据该影像分析单元分析的各该影像的该锐利化参数，以一多层渐进锐利化程序渐进更新该摄影机的一实际锐利化参数，加强该多个影像的轮廓，其中该锐利化调整单元在进行该多层渐进锐利化程序时，包含下列步骤：
设定一锐利化参数临界值；
比较该实际锐利化参数与该锐利化参数临界值，以步阶增减方式逐渐修正该实际锐利化参数以接近该锐利化参数临界值；若该实际锐利化参数小于该锐利化参数临界值的一误差容许值范围内，增加该实际锐利化参数，若该实际锐利化参数大于该锐利化参数临界值的该误差容许值范围内，减少该实际锐利化参数；
将该画面所呈现的该多个影像的边缘曝光程度分级，使该多个影像的边缘信息转至高频域并分成多层边缘信息，再将该多层边缘信息合并，以强化该多个区块所呈现的该多个影像的轮廓。
6.根据权利要求5所述的动态影像特征加强***，其特征在于，该多个影像与该锐利化参数临界值存放于该摄影机的一存储器内。
7.根据权利要求5所述的动态影像特征加强***，其特征在于，该锐利化调整单元根据各该区块的各该影像的破损程度修正一实际锐利化参数。
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