CN108900754A - 一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法，装置包括偏振光学元件、旋转控制单元、同步控制单元、摄像单元以及图像处理单元，摄像单元设置在偏振光学元件的出射光路上，用于采集偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像，并发送至图像处理单元，同步控制单元用于通过旋转控制单元控制偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度，并同步控制图像处理单元接收不同的角度下的偏振图像，图像处理单元用于对偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像；该装置可以有效消除车辆驾驶员眼镜的镜面反光，提高图像的清晰度。

Description

一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法。

背景技术

随着车辆技术的发展，特别是无人驾驶、辅助驾驶技术的兴起，车辆上各种传感设备不断增加，以监控驾驶员及车辆各***运行状态。其中，图像传感设备(摄像设备)以其价格低廉、易于安装的优势，在车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为监测等方面得到了大量应用。

当驾驶员戴眼镜驾驶时，由于阳光、路灯、车灯或者监控补光灯等环境光源的照射，会在眼镜镜面造成镜面反射，产生强烈的反光，即高光部分，并形成光斑，导致图像传感设备采集的图像在对应发生镜面反射的区域图像不清楚，影响成像质量，加大了图像后处理的难度，进而导致车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为监测等检测精度下降。

为了消除镜面反射造成的高光，从硬件角度可以通过光的漫反射和散射现象，将光源从固定方向发出的、具有高度方向性的光打散，使其均匀照射在镜面，从而消除镜面的反光，但这种方法不适合光源移动的场景；从算法角度，可以通过算法对图像进行高光消除或匀光处理，但这种方法只对算法设定的特定场景有效，对车辆行驶过程中遇到的复杂多变环境光的镜面反光去除效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中消除镜面反光方案存在的适用性不高、效果不理想的问题，提出一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法，适用性高，且成像清晰。

一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，包括偏振光学元件、旋转控制单元、同步控制单元、摄像单元以及图像处理单元；

所述摄像单元设置在所述偏振光学元件的出射光路上，用于采集所述偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像，并发送至所述图像处理单元；

所述同步控制单元用于通过所述旋转控制单元控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度，并同步控制所述图像处理单元接收不同的角度下的偏振图像；

所述图像处理单元用于对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述偏振光学元件为偏光镜；

所述旋转控制单元包括旋转单元和控制单元，所述控制单元用于接收所述同步控制单元发送的旋转信息，并根据所述旋转信息生成旋转控制信号，所述旋转单元用于根据所述旋转控制信号控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度。

进一步地，所述图像处理单元包括图像处理器和存储模块；

所述存储模块用于对所述不同的角度下的偏振图像进行存储；

所述图像处理器用于从所述存储模块读取所述偏振图像并对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述摄像单元为CCD相机或者CMOS相机。

一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，应用于上述的摄像装置，所述方法包括：

同步控制单元通过旋转控制单元控制偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度；

摄像单元采集偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像；

同步控制单元同步控制图像处理单元接收不同的角度下的偏振图像；

图像处理单元对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述旋转控制单元包括旋转单元和控制单元；

所述控制单元接收所述同步控制单元发送的旋转信息，并根据所述旋转信息生成旋转控制信号；

所述旋转单元根据所述旋转控制信号控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度。

进一步地，所述图像处理单元包括图像处理器和存储模块；

所述方法还包括：

存储模块接收不同的角度下的偏振图像进行存储；

图像处理器从所述存储模块读取所述偏振图像并对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述预设转速大于或等于1rps；

所述图像处理单元接收所述偏振图像的数量为n，其中n≥24帧/秒；

所述图像处理单元接收如下角度下的偏转图像：0°,360×1/n,360×2/n，……，360×(n-1)/n，360°。

进一步地，图像处理单元对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像，包括：

计算每一帧偏振图像的清晰度，并将所述偏振图像按照清晰度升序进行排列；

计算每一帧偏振图像的亮度，并将所述偏振图像按照亮度升序进行排列；

去除清晰度排列前10％的偏振图像和亮度排列前10％的偏振图像；

将剩余的偏振图像进行融合叠加，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述偏振图像的融合叠加采用如下方式：

I＝(ω₁·I₁+ω₂·I₂+...ω_n-1·I_(n-1)+ω_n·I_n)/n；

其中，I₁、I₂、...、I_n为待融合图像，n为图像数量，ω₁、ω₂、...、ω_n为融合系数，且ω₁+ω₂+...+ω_n＝1，I为消除眼镜镜面反光的图像。

本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置及其控制方法，至少包括如下有益效果：

(1)通过旋转偏振光学元件获取不同偏振角度的偏振图像，经过多帧偏振图像的过滤融合，生成消除偏振光的图像，可以有效消除车辆驾驶员眼镜的镜面反光，提高图像的清晰度，并且适用于光源移动和环境光复杂多变的场景，适用性强；

(2)为车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测等方面提供更加清晰的图像，保证车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测的可靠性。

附图说明

图1本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置另一种实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置一种应用场景的示意图。

图4为本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置中偏振光学元件的工作原理示意图。

图5为本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置中偏振光学元件的偏转角度示意图。

图6为本发明提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参考图1，本实施例提供一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，包括偏振光学元件101、旋转控制单元102、同步控制单元103、摄像单元104以及图像处理单元105；

摄像单元104设置在偏振光学元件101的出射光路上，用于采集偏振光学元件101的出射光线照射区域内的偏振图像，并发送至图像处理单元105；

同步控制单元103用于通过旋转控制单元102控制偏振光学元件101按照预设转速旋转至多个角度，并同步控制图像处理单元105接收不同的角度下的偏振图像；

图像处理单元105用于对偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

作为一种优选的实施方式，偏振光学元件101为偏光镜。

作为一种优选的实施方式，参考图2，旋转控制单元102包括旋转单元1021和控制单元1022，控制单元1022用于接收同步控制单元103发送的旋转信息，并根据旋转信息生成旋转控制信号，旋转单元1021用于根据旋转控制信号控制偏振光学元件101按照预设转速旋转至多个角度。

同步控制单元103为控制器。

旋转单元1021可以为能够提供转矩的装置，例如电机，控制单元1022为控制器，旋转单元1021与偏振光学元件101配合连接，偏振光学元件101可绕光轴转动。

偏振光学元件101的入射光为环境光，包括未经眼镜反射的非偏振光和经眼镜反射形成的具有一定偏振角度的偏振光。

参考图3，眼镜镜面为非金属镜面，光源在眼镜镜面形成反光点，且眼镜镜面反射的光线为偏振光，因此，通过调整偏振光学元件101的偏振角度可以过滤一定角度的偏振光，从而改善被摄物体的画质，并提高画面的清晰度。

参考图4，偏振光学元件101的工作原理如图4所示，偏振光学元件101只允许具有单一偏振角度的光线通过，其他偏振角度的光线被滤除，偏振光学元件101能够通过的光强满足马吕斯定律，如下述公式所示：

I_out＝I_in cos²θ；

其中，I_out为偏振光学元件101的出射光的强度，I_in为偏振光学元件101的入射光的强度，θ为偏振光学元件101与入射光之间的夹角。

参考图4，对于任一偏振角度的偏振光学元件101，自然光均可以有一部分通过，而某一固定角度偏振的偏振光，当光线的偏振方向与偏振光学元件101的偏振方向相同时，完全通过，垂直时，完全被滤除，介于垂直于平行之间时，部分通过。结合图3，偏振光学元件101处于旋转状态，不同旋转角度的偏振光学元件101的偏振角度不同，其滤光程度也不同，因此不同偏振角度的成像图像的清晰度、亮度等都不同。

参考图5，图5为偏振光学元件在0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°下的偏振角度示意图。

因此，通过旋转偏振光学元件101，可以采集同一图像的多幅不同偏振角度的图像。

作为一种优选的实施方式，摄像单元104为CCD相机或者CMOS相机。

进一步地，参考图2，图像处理单元105包括图像处理器1051和存储模块1052；

存储模块1052用于存储不同的角度下的偏振图像，图像处理器1051用于对偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

同步控制单元103发送旋转信息，该旋转信息包括旋转的预设转速和角度信息，控制单元1022接收该旋转信息，并根据该旋转信息生成旋转控制信号并发送至旋转单元1021，旋转单元1021根据该旋转控制信号控制偏振光学元件101按照预设转速旋转至多个角度，同时，同步控制单元103发送图像采集控制信号至图像处理器1051，图像处理器1051根据该图像采集控制信号控制摄像单元104采集偏振光学元件101的出射光线照射区域内的不同角度下的偏振图像并发送至存储模块1052进行存储，图像处理器1051读取该不同角度下的偏振图像并进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

本实施例提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，至少包括如下有益效果：

(1)通过旋转偏振光学元件获取不同偏振角度的偏振图像，经过多帧偏振图像的过滤融合，生成消除偏振光的图像，可以有效消除车辆驾驶员眼镜的镜面反光，提高图像的清晰度，并且适用于光源移动和环境光复杂多变的场景，适用性强；

(2)为车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测等方面提供更加清晰的图像，保证车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测的可靠性。

实施例二

参考图1、图2和图6，本实施例提供一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，所述方法包括：

步骤S201，同步控制单元103通过旋转控制单元102控制偏振光学元件101按照预设转速旋转至多个角度；

步骤S202，摄像单元104采集偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像；

步骤S203，同步控制单元103同步控制图像处理单元105接收不同的角度下的偏振图像；

步骤S204，图像处理单元105对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

摄像装置的结构和工作原理参考实施例一，在此不再赘述。

进一步地，旋转控制单元102包括旋转单元1021和控制单元1022；

控制单元1022接收同步控制单元103发送的旋转信息，并根据旋转信息生成旋转控制信号；

旋转单元1021根据旋转控制信号控制偏振光学元件101按照预设转速旋转至多个角度。

该旋转信息包括旋转的预设转速和角度信息。

图像处理单元105包括图像处理器1051和存储模块1052。

同时，同步控制单元103发送图像采集控制信号至图像处理器1051，图像处理器1051根据该图像采集控制信号控制摄像单元104采集偏振光学元件101的出射光线照射区域内的不同角度下的偏振图像并发送至存储模块1052进行存储。

图像处理器1051从存储模块1052读取所述偏振图像并对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

考虑到转速与帧率的对应关系，偏振光学元件101的预设转速大于等于1rps(每秒1周)；并且，同步控制单元103控制图像处理单元同步接收并存储多个不同偏振角度对应的多幅偏振图像，其中采集和存储的偏振图像数量n≥24帧/秒，即图像处理单元105在偏振光学元件的角度为0°、360*1/n、360*2/n、…、360*(n-1)/n、360的位置接收偏振图像。

偏振光学元件101处于旋转状态，不同旋转角度的偏光镜的偏振角度不同，其滤光程度也不同，因此不同偏振角度的成像图像的清晰度、亮度等都不同.

进一步地，图像处理单元105对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像，包括：

计算每一帧偏振图像的清晰度，并将所述偏振图像按照清晰度升序进行排列；

计算每一帧偏振图像的亮度，并将所述偏振图像按照亮度升序进行排列；

去除清晰度排列前10％的偏振图像和亮度排列前10％的偏振图像；

将剩余的偏振图像进行融合叠加，生成消除眼镜镜面反光的图像。

进一步地，所述偏振图像的融合叠加采用如下方式：

I＝(ω₁·I₁+ω₂·I₂+...ω_n-1·I_(n-1)+ω_n·I_n)/n；

其中，I₁、I₂、...、I_n为待融合图像，n为图像数量，ω₁、ω₂、...、ω_n为融合系数，且ω₁+ω₂+...+ω_n＝1，I为消除眼镜镜面反光的图像。

本实施例提供的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，至少包括如下有益效果：

(1)通过旋转偏振光学元件获取不同偏振角度的偏振图像，经过多帧偏振图像的过滤融合，生成消除偏振光的图像，可以有效消除车辆驾驶员眼镜的镜面反光，提高图像的清晰度，并且适用于光源移动和环境光复杂多变的场景，适用性强；

(2)为车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测等方面提供更加清晰的图像，保证车载手势识别、疲劳驾驶检测、驾驶行为检测的可靠性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，其特征在于，包括偏振光学元件、旋转控制单元、同步控制单元、摄像单元以及图像处理单元；

所述摄像单元设置在所述偏振光学元件的出射光路上，用于采集所述偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像，并发送至所述图像处理单元；

所述同步控制单元用于通过所述旋转控制单元控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度，并同步控制所述图像处理单元接收不同的角度下的偏振图像；

所述图像处理单元用于对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

2.根据权利要求1所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，其特征在于，所述偏振光学元件为偏光镜；

所述旋转控制单元包括旋转单元和控制单元，所述控制单元用于接收所述同步控制单元发送的旋转信息，并根据所述旋转信息生成旋转控制信号，所述旋转单元用于根据所述旋转控制信号控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度。

3.根据权利要求2所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，其特征在于，所述图像处理单元包括图像处理器和存储模块；

所述存储模块用于对所述不同的角度下的偏振图像进行存储；

所述图像处理器用于从所述存储模块读取所述偏振图像并对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

4.根据权利要求1所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置，其特征在于，所述摄像单元为CCD相机或者CMOS相机。

5.一种用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一所述的摄像装置，所述方法包括：

同步控制单元通过旋转控制单元控制偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度；

摄像单元采集偏振光学元件的出射光线照射区域内的偏振图像；

同步控制单元同步控制图像处理单元接收不同的角度下的偏振图像；

图像处理单元对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

6.根据权利要求5所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，所述旋转控制单元包括旋转单元和控制单元；

所述控制单元接收所述同步控制单元发送的旋转信息，并根据所述旋转信息生成旋转控制信号；

所述旋转单元根据所述旋转控制信号控制所述偏振光学元件按照预设转速旋转至多个角度。

7.根据权利要求6所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，所述图像处理单元包括图像处理器和存储模块；

所述方法还包括：

存储模块接收不同的角度下的偏振图像进行存储；

图像处理器从所述存储模块读取所述偏振图像并对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像。

8.根据权利要求7所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，所述预设转速大于或等于1rps；

所述图像处理单元接收所述偏振图像的数量为n，其中n≥24帧/秒；

所述图像处理单元接收如下角度下的偏转图像：0°,360×1/n,360×2/n，……，360×(n-1)/n，360°。

9.根据权利要求8所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，图像处理单元对所述偏振图像进行过滤融合，生成消除眼镜镜面反光的图像，包括：

计算每一帧偏振图像的清晰度，并将所述偏振图像按照清晰度升序进行排列；

计算每一帧偏振图像的亮度，并将所述偏振图像按照亮度升序进行排列；

去除清晰度排列前10％的偏振图像和亮度排列前10％的偏振图像；

将剩余的偏振图像进行融合叠加，生成消除眼镜镜面反光的图像。

10.根据权利要求9所述的用于消除眼镜镜面反光的摄像装置的控制方法，其特征在于，所述偏振图像的融合叠加采用如下方式：

I＝(ω₁·I₁+ω₂·I₂+...ω_n-1·I_(n-1)+ω_n·I_n)/n；

其中，I₁、I₂、...、I_n为待融合图像，n为图像数量，ω₁、ω₂、...、ω_n为融合系数，且ω₁+ω₂+...+ω_n＝1，I为消除眼镜镜面反光的图像。