CN110326291B - 具有自动聚焦功能的监控相机和采用其的视频监控*** - Google Patents

具有自动聚焦功能的监控相机和采用其的视频监控*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有自动聚焦功能的监控相机和采用其的视频监控***。本发明包括：硬件滤波器，阻挡可见光带和红外光带中的穿过透镜部的一个并允许另一个穿过硬件滤波器；软件滤波器，通过从由图像信号处理器生成的彩色图像或黑白图像去除降低透镜部前侧的能见距离的因子，对彩色图像或黑白图像滤波，其中，硬件滤波器的滤波带以及是否通过软件滤波器执行滤波根据多个滤波等级之中的与透镜部前侧的当前能见度状态对应的滤波等级来控制。因此，本发明可不管监控相机前的能见度状态如何都提供始终足够清晰以使目标对象能被辨识的图像，并使用通过逐步复合滤波提供的图像的分析而可不管监控相机前方的能见度状态如何都提供始终准确的自动聚焦功能。

Description

具有自动聚焦功能的监控相机和采用其的视频监控***
技术领域
本发明涉及一种拍摄特定区域并监控该区域的监控相机和采用该监控相机的视频监控***。
背景技术
监控相机在建筑物的地下停车场、高速公路、机场、港口、边境等中被安装和操作，以预防或记录各种事故。然而，自然现象(诸如，雾、黄昏、降雨和降雪)吸收光或使光散射，从而成为降低由监控相机拍摄的图像的质量并干扰监控的因子。如果由监控相机拍摄的图像的质量(特别是，清晰度)降低，则可能无法从由监控相机拍摄的图像辨识出侵入者的脸部、牌照等，因此，监控相机可能无法充当用于预防或记录各种事故的监控相机。雾、黄尘、降雨、降雪等充当降低作为具有正常视力的人可在水平方向上识别任意目标对象的最大距离的能见距离(visibility distance)的能见度障碍(visibility obstruction)，并且用于从由监控相机拍摄的图像去除能见度障碍的研究已在积极进行。
用于从图像去除雾、黄尘、降雨和降雪之中的最频繁发生的雾的各种算法已通过专利和论文被不断公布。例如，名称为“图像校正装置和增加雾去除率的方法”的第10-1426298号韩国专利、名称为“图像处理装置和用于从图像去除雾的方法”的第10-1534646号韩国专利等将使用各种软件方法的雾去除算法应用于从数码相机提供的图像。然而，相关领域的技术具有这样的问题：由于监控相机前方的能见度状态不被考虑，因此，如果监控相机前方的能见度状态被改变，则从数码相机提供的图像的清晰度也被改变，并且可能存在这样的情况：由于软件算法的提高清晰度的局限性，可能无法根据监控相机前方的能见度状态从由监控相机拍摄的图像辨识出目标对象。
根据监控相机前方的能见度状态的图像的清晰度的差异对监控相机的自动聚焦具有最大的影响。自动聚焦是自动地聚焦在被摄体上的相机的功能，并且自动聚焦被分类为发射超声波或红外线以测量到被摄体的距离的主动方法以及使用来自被摄体的自然反射光来使相机聚焦的手动方法。主动方法的优点在于：即使在由于差的能见度(诸如，夜间或坏天气)导致图像清晰度低时也能够很好地调整焦点，但是主动方法的缺点在于：当存在障碍物(诸如，相机与被摄体之间的窗户)时，不能很好地调整焦点。与此相反，手动方法的优点在于：当存在障碍物(诸如，相机与被摄体之间的窗户)时，能够很好地调节焦点，但是手动方法的缺点在于：因为当由于糟糕的能见度状态而导致图像清晰度低时难以区分被摄体，所以不能调整焦点。
发明内容
技术问题
提供一种不管监控相机前方的能见度状态的改变如何都能够始终提供足够清晰以辨识目标对象的图像并且不管监控相机前方的能见度状态如何都始终提供准确的自动聚焦功能的监控相机。此外，提供一种应用了这样的监控相机的视频监控***。此外，本发明不限于上述技术问题，并且从下面的描述可导出其他技术问题。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种具有对能见度状态的改变具有鲁棒性的基于复合滤波的自动聚焦功能的监控相机，包括：透镜单元，包括至少一个透镜；硬件滤波器，根据透镜单元前方的当前能见度状态，阻挡穿过透镜单元的光的红外光带和可见光带中的任意一个，并允许另一个穿过硬件滤波器；图像传感器，将穿过硬件滤波器的光转换为电信号；ISP(图像信号处理器)，根据硬件滤波器射出的光的带从自图像传感器输出的信号生成彩色图像或黑白图像；软件滤波器，通过根据透镜单元前方的当前能见度状态从由ISP生成的彩色图像或黑白图像去除降低透镜单元前方的能见距离的因子，来对由ISP生成的彩色图像或黑白图像进行滤波；自动聚焦单元，根据软件滤波器的滤波是否被执行，使用由ISP生成的彩色图像的分析执行透镜单元的自动聚焦，或者使用由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的分析执行透镜单元的自动聚焦；以及控制单元，根据多个滤波等级之中的与透镜单元前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行，其中，输入到自动聚焦单元的图像根据硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行而被确定。
所述监控相机还可包括：致动器，在自动聚焦单元的控制下移动透镜单元的至少一个透镜的位置，自动聚焦单元可使用以下方法来执行自动聚焦：在由ISP生成的彩色图像或黑白图像由软件滤波器滤波的情况下，在控制致动器的操作使得透镜单元的至少一个透镜与图像传感器之间的距离被改变的同时分析由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度的改变，并且将在由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度是最高的时刻的透镜单元的至少一个透镜的位置确定为透镜单元的聚焦位置。
所述多个滤波等级可包括第一滤波等级、第二滤波等级和第三滤波等级，其中，在第一滤波等级下，在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从ISP输出的彩色图像被直接输入到自动聚焦单元；在第二滤波等级下，在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从ISP输出的彩色图像由软件滤波器滤波，然后被输入到自动聚焦单元；在第三滤波等级下，在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从ISP输出的黑白图像由软件滤波器滤波，然后被输入到自动聚焦单元。
在第三滤波等级下，由软件滤波器滤波的黑白图像可通过使用这样的方法被输入到自动聚焦单元：用于去除降低能见距离的因子的预定图像滤波算法被应用于从ISP输出的黑白图像，并且所述多个滤波等级还可包括第四滤波等级，其中，在第四滤波等级下，由软件滤波器滤波的图像通过使用这样的方法被输入到自动聚焦单元：在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从ISP输出的黑白图像的每个像素的亮度值被反转，并且与预定图像滤波算法相同的图像滤波算法被应用于具有反转的亮度值的黑白图像。
所述监控相机还可包括：能见距离测量单元，基于由ISP生成的彩色图像或黑白图像的像素值，测量透镜单元前方的能见距离，并且控制单元可根据由能见距离测量单元测量的能见距离从第一滤波等级、第二滤波等级和第三滤波等级之中选择所述多个滤波等级中的任意一个，并控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行。
控制单元可控制硬件滤波器的滤波带，使得在硬件滤波器阻挡穿过透镜单元的光的可见光带并允许穿过透镜单元的光的红外光带穿过硬件滤波器时，在能见距离的每个测量周期，硬件滤波器临时阻挡穿过透镜单元的光的红外光带并允许穿过透镜单元的光的可见光带穿过硬件滤波器，并且能见距离测量单元可在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于在能见距离的每个测量周期由ISP生成的彩色图像的像素值来测量透镜单元前方的能见距离。
能见距离测量单元可通过以下处理来测量透镜单元前方的能见距离：在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于由ISP生成的彩色图像的像素值计算降低透镜单元前方的能见距离的因子的浓度，并将透镜单元前方的能见距离设置为与计算的浓度成反比例，并且能见距离测量单元可通过以下处理来测量透镜单元前方的能见距离：在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于由ISP生成的黑白图像的像素值计算降低透镜单元前方的能见距离的因子的浓度，将加权值加到计算的浓度，并将透镜单元前方的能见距离设置为与加了权重值的浓度成反比例。
所述监控相机还可包括：压缩单元，根据软件滤波器的滤波是否被执行，对由ISP生成的彩色图像进行压缩或者对由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像进行压缩。控制单元可根据所述多个滤波等级之中的与透镜单元前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行，其中，输入到压缩单元和自动聚焦单元的图像根据硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行而被确定。
根据本发明的另一方面，提供一种视频监控***，包括：至少一个监控相机，包括所述监控相机；服务器，向用户显示通过网络从所述至少一个监控相机发送的彩色图像或黑白图像。
有益效果
由于硬件滤波器根据透镜单元前方的当前能见度状态阻挡穿过透镜单元的光的红外光带和可见光带中的任意一个并允许另一个穿过硬件滤波器，并且由于软件滤波器根据透镜单元前方的当前能见度状态从由ISP(图像信号处理器)生成的彩色图像或黑白图像去除降低透镜单元前方的能见距离的因子，因此基于用于对由ISP生成的彩色图像或黑白图像进行滤波的复合滤波方法根据多个滤波等级之中的与透镜单元前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，来控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行，从而可以不管监控相机前方的能见度状态如何都提供具有足以始终辨识目标对象的清晰度的图像。此外，通过基于逐步复合滤波使用一直清晰地提供的图像的分析来执行自动聚焦，不管监控相机前方的能见度状态如何，都可以提供准确的自动聚焦功能，结果可以提供具有不受监控相机前方的能见度状态影响的高质量的图像。
具体地讲，通过采用组合了硬件光学滤波和软件图像滤波的滤波方法，多个滤波等级可补充硬件光学滤波的限制和软件图像滤波的限制，结果，可以提供比由硬件光学滤波或软件图像滤波进行滤波的图像更好的清晰度和更高准确的自动聚焦的图像，并且因为图像滤波的负荷被降低，所以图像可由低性能监控相机滤波。此外，由于在本实施例中的四种类型的滤波等级被应用于图像被监控相机压缩之前的原始图像，所以图像的清晰度不会由于图像压缩和解压缩处理中的图像损失而被降低，因此，可提供甚至在能见距离非常短的坏天气中或在夜晚也非常清晰的图像和高准确的自动聚焦功能。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的监控相机10的配置图。
图2是示出图1中所示的监控相机10的逐步滤波方法的示图。
图3是示出图1中所示的监控相机10的第一滤波等级的滤波状态的示图。
图4是示出图1中所示的监控相机10的第二滤波等级的滤波状态的示图。
图5是示出图1中所示的监控相机10的第三滤波等级和第四滤波等级的滤波状态的示图。
图6是应用了图1中所示的监控相机10的视频监控***的配置图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。将在下面描述的实施例涉及使用对能见度状态的改变具有鲁棒性的复合滤波方法的监控相机和应用了该监控相机的视频监控***，以不管前方能见度状态如何都提供具有足以始终辨识目标对象的清晰度的图像并始终提供正确的自动聚焦。在下文中，使用对能见度状态的改变具有鲁棒性的复合滤波方法的监控相机可被简称为“监控相机”。在下文中，如本发明的实施例所属领域通常使用的，“能见度”表示大气的浑浊的程度，“能见距离”表示具有正常视力的人可在水平方向上识别特定目标对象的最大距离，术语“视频”用于表示显示在监控器上的视频、表示视频的二进制数据等。
图1是根据本发明的实施例的监控相机10的配置图。参照图1，根据本实施例的监控相机10包括透镜单元11、致动器111、硬件滤波器12、图像传感器13、ISP(图像信号处理器)14、软件滤波器15、开关151、压缩单元16、通信单元17、自动聚焦单元18、能见距离测量单元19和控制单元110。除了上述配置元件之外，根据本实施例的监控相机10还可包括壳体、存储器等，但为了防止本实施例的特征被模糊，对相机的与本实施例的特征无关的一般配置元件的描述将被省略。上述配置元件的部分可由微处理器、存储计算机程序的存储器等的组合来实现。
透镜单元11由至少一个透镜构成。通常，监控相机支持用于如果移动的目标对象被捕捉则放大和拍摄目标对象的放大功能以及用于扩大整个拍摄区域的缩小功能，并且由多个透镜构成，以实现放大/缩小功能。例如，透镜单元11可由嵌入在圆柱形透镜镜筒中的凸透镜、凹透镜和另一凸透镜构成。在透镜单元11利用一个透镜构成的情况下，可通过移动所述一个透镜的位置来改变透镜单元11的焦点位置。在透镜单元11利用多个透镜构成的情况下，可通过移动透镜中的一个或多个的位置来改变透镜单元11的焦点位置，这样的透镜被称为聚焦透镜。由于透镜单元11与本实施例的特征无关，因此更详细的描述将被省略，以防止本实施例的特征被模糊。
致动器111在自动聚焦单元18的控制下移动透镜单元11的至少一个透镜的位置。在透镜单元11由一个透镜构成或者透镜单元11的多个透镜之中的聚焦透镜利用一个透镜构成的情况下，致动器111在自动聚焦单元18的控制下移动所述一个透镜的位置。在透镜单元11的聚焦透镜利用多个透镜构成的情况下，致动器111在自动聚焦单元18的控制下移动与聚焦透镜对应的多个透镜的位置。致动器111可利用提供用于移动透镜单元11的至少一个透镜的位置的动力的电机、将电机的旋转运动转换为透镜的线性运动的单元等来构成。
硬件滤波器12根据透镜单元11前方的当前能见度状态阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带或可见光带，并允许另一个穿过硬件滤波器12。在天气晴朗并且能见度好的情况下，硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带，并允许可见光带穿过硬件滤波器12。在由于夜间或坏天气而引起的能见度状态差的情况下，硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的可见光带，并允许穿过透镜单元11的光的红外光带穿过硬件滤波器12。当红外光带由硬件滤波器12滤除并且可见光带穿过时，从硬件滤波器12射出的可见光带的光被用于生成彩色图像；当可见光带被滤除并且红外光带穿过时，从硬件滤波器12射出的红外光带的光被用于生成黑白图像。
硬件滤波器12可通过堆叠各种类型的电介质而被实现为仅允许特定光带穿过的一种类型的光学滤波器并被称为“电介质滤波器”或“电介质透镜”。硬件滤波器12以矩形板形状形成，并通过红外光阻挡区域和可见光阻挡区域来配置，其中，红外光阻挡区域用于阻挡入射到其上的红外光带并允许入射到其上的可见光带穿过，可见光阻挡区域用于阻挡入射到其上的可见光带并允许红外光带穿过。硬件滤波器12在控制单元110的控制下移动，并且红外光阻挡区域和可见光阻挡区域中的任意一个位于透镜单元11之后。硬件滤波器12可以以除了矩形板形状之外的与透镜的形状相似的两个盘结合的形状或各种形状形成。
如果硬件滤波器12的红外光阻挡区域位于透镜单元11之后，则硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带并允许穿过透镜单元11的光的可见光带穿过硬件滤波器12。如果硬件滤波器12的可见光阻挡区域位于透镜单元11之后，则硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的可见光带并允许穿过透镜单元11的光的红外光带穿过硬件滤波器12。由于用于硬件滤波器12的移动的驱动***可由非常简单的结构来实现，因此，以非常低的成本获得且几乎不会由于长期改变而造成性能劣化的结构可选择性地仅允许穿过透镜单元11的光的红外光带和可见光带中的一个。
图像传感器13将穿过硬件滤波器12的光转换为电信号。图像传感器13可被划分为CCD(电荷耦合器件)传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。图像传感器13响应红外光和可见光二者并将光转换为电信号。在彩色图像从自图像传感器13输出的信号生成的情况下，照射到图像传感器的红外光成为降低彩色图像的图像质量的因子，在黑白图像从自图像传感器13输出的信号生成的情况下，照射到图像传感器13的可见光作为降低黑白图像的图像质量的因子。出于这个原因，如上所述，硬件滤波器12根据透镜单元11前方的能见度状态阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带和可见光带中的任意一个，并允许另一个穿过硬件滤波器12。
ISP 14从自图像传感器13输出的信号根据从硬件滤波器12射出的光的带来生成彩色图像或黑白图像。在当红外光带被硬件滤波器12滤除并且可见光带被硬件滤波器12允许穿过时可见光带的光从硬件滤波器12被射出的情况下，ISP 14从自图像传感器13输出的信号生成彩色图像；在可见光带被硬件滤波器12滤除并且红外光带被硬件滤波器12允许穿过时红外光带的光从硬件滤波器12被射出的情况下，ISP 14从自图像传感器13输出的信号生成黑白图像。ISP 14基本上对从图像传感器13输出的信号的拜耳模式图像(Bayerpattern image)的每个像素的值进行插值，以生成LVDS(低电压差分信号)格式的彩色图像或黑白图像。ISP 14还可执行图像增强处理(诸如，去除如上所述生成的彩色图像或黑白图像的噪声、校正背光和调整接近自然色的颜色)。
软件滤波器15根据透镜单元11前方的当前能见度状态从由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像去除降低透镜单元11前方的可见距离的因子，从而对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像进行滤波。降低透镜单元11前方的能见距离的代表性因子可包括雾、黄尘、降雨、降雪和夜间。分散在空气中的雾粒子导致光的散射以使图像失真。在下文中，降低能见距离的因子可被简称为“能见度障碍因子”。更具体地讲，软件滤波器15通过根据透镜单元11前方的当前能见度状态将用于去除降低透镜单元11前方的能见距离的因子的预定图像滤波算法应用于由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像，来对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像进行滤波。
用于去除降低透镜单元11前方的能见距离的因子的预定图像滤波算法的示例可包括：DCP(暗通道优先)算法。DCP算法使用在没有雾的正常区域中RGB(红色、绿色和蓝色)的所有通道的最小值为“0”的统计特性来估计雾的浓度，并根据如上所述估计的雾的浓度从图像去除雾。也就是说，软件滤波器15可通过根据透镜单元11前方的当前能见度状态将DCP算法应用于由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像，来对彩色图像或黑白图像进行滤波。
为了进一步提高图像增强效果，除了DCP算法之外的其他图像滤波算法(例如，直方图均衡算法)可被额外地应用以进一步提高图像的清晰度。直方图均衡算法是用于将以条形图的形式示出图像的像素的亮度值的频率的直方图均衡化的算法，并且经由通过对图像的亮度分布进行重新分配来使光与暗的对比度最大化，图像的清晰度可被提高。也就是说，软件滤波器15可通过根据透镜单元11前方的当前能见度状态将DCP算法和直方图均衡算法应用于由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像，来对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像进行滤波。由于DCP算法和直方图均衡算法对本领域技术人员来说是公知的，因此DCP算法和直方图均衡算法的详细描述将被省略，以防止本实施例的特征被模糊。
相关领域的技术(诸如，名称为“图像校正装置和增加雾去除率的方法”的第10-1426298号韩国专利和名称为“图像处理装置和用于从图像去除雾的方法”的第10-1534646号韩国专利)将各种雾去除算法应用于由数码相机提供的图像。通常，数码相机(诸如，监控相机10)对图像进行压缩并将压缩图像发送到具有图像显示功能的装置(诸如，PC(个人计算机))。该装置恢复由数码相机压缩的图像数据，这导致图像损失。结果，即使好的雾去除算法被应用，也存在对图像增强的限制，并且为了从有损图像获得特定的图像质量，需要引起处理器和存储器上的非常大的负荷的高容量算法。高容量算法不能由与PC相比具有非常低的性能的数码相机流畅地执行。
在本实施例中，通过在图像数据被压缩之前将图像滤波算法(诸如，DCP算法和直方图均衡算法)应用于由ISP 14生成的LVDS格式的无损图像，即使图像滤波算法具有小容量的文件，软件滤波器15也具有非常优异的图像增强效果。执行ISP 14的功能的微处理器还可执行软件滤波器15的功能，但软件滤波器15由于微处理器的性能限制而优选地被实现为单独的DSP(数字信号处理器)。如下面将描述的，软件滤波器15根据多个滤波等级之中的根据透镜单元11前方的当前能见度状态选择的任意一个滤波等级，始终将相同的图像滤波算法应用于由ISP 14生成的LVDS格式的无损图像。因此，软件滤波器15可由具有相对低的性能的DSP来实现。
压缩单元16根据是否针对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像执行软件滤波器15的滤波，来对由ISP 14生成的彩色图像进行压缩，或者对由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像进行压缩。在由ISP 14生成的彩色图像没有通过软件滤波器15滤波而直接输入到压缩单元16的情况下，压缩单元16对由ISP 14生成的彩色图像进行压缩。在由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像通过软件滤波器15滤波的情况下，压缩单元16对由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像进行压缩。压缩单元16可根据各种编解码器(诸如，H.264和HEVC(高效视频编解码器))来对彩色图像或黑白图像进行压缩。
通信单元17将由压缩单元16压缩的图像发送到用户(例如，显示由监控相机10捕获的图像的装置(诸如，控制中心中的计算机))。在视频显示装置远离监控相机10的情况下，视频显示装置通过网络(诸如，互联网或LAN)与监控相机10通信。通信单元17可根据TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)通过网络将由压缩单元16压缩的图像发送到视频显示装置。
自动聚焦单元18根据软件滤波器15是否对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像进行滤波，使用由ISP 14生成的彩色图像的分析来执行透镜单元11的自动聚焦，或者使用由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像的分析来执行透镜单元11的自动聚焦。在由ISP 14生成的彩色图像被直接输入到自动聚焦单元18而没有被软件滤波器15滤波的情况下，自动聚焦单元18使用以下方法来执行自动聚焦：在控制致动器111的操作使得透镜单元11的至少一个透镜与图像传感器13之间的距离被改变的同时分析由ISP 14生成的彩色图像的清晰度的改变，并且将在由ISP 14生成的彩色图像的清晰度是最高的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置确定为透镜单元11的聚焦位置。
例如，自动聚焦单元18使用以下方法来执行自动聚焦：在控制致动器111的操作使得透镜单元11的至少一个透镜与图像传感器13之间的距离被改变的同时，每当透镜单元11的至少一个透镜移动单位距离时接收由ISP 14生成的彩色图像，对接收的彩色图像执行离散小波变换，并将在离散小波变换的结果值的低频分量和高频分量之中的高频分量的大小变为最大的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置确定为透镜单元11的聚焦位置。由于图像清晰度越高，离散小波变换的结果值的高频分量的大小越大，所以在离散小波变换的结果值的高频分量的大小变为最大的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置是透镜单元11最准确聚焦的位置。
在由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像由软件滤波器15滤波的情况下，自动聚焦单元18使用以下方法来执行自动聚焦：在控制致动器111的操作使得透镜单元11的至少一个透镜与图像传感器13之间的距离被改变的同时，分析由软件滤波器(15)滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度的改变，并且将在由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度是最高的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置确定为透镜单元11的聚焦位置。
例如，自动聚焦单元18使用以下方法来执行自动聚焦：在控制致动器111的操作使得透镜单元11的至少一个透镜与图像传感器13之间的距离被改变的同时，每当透镜单元11的至少一个透镜移动单位距离时接收由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像，对接收的彩色图像或黑白图像执行离散小波变换，并将在离散小波变换的结果值的低频分量和高频分量之中的高频分量的大小变为最大的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置确定为透镜单元11的聚焦位置。除了上述方法之外，自动聚焦单元18可使用诸如作为各种手动方法的对比度检测方法和相位差检测方法的各种方法来执行自动聚焦。
能见距离测量单元19基于由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像的像素值来测量透镜单元11前方的能见距离。还可以通过使用用于通过分析大气成分自动地计算能见距离的装置来测量透镜单元11前方的能见距离，但是该装置非常昂贵。出于这个原因，通常，按区域对分布在各地的监控相机进行分组，并且在每个区域中安装一个装置。结果，存在无法针对每个监控相机准确地测量能见距离的问题。为了解决该问题，用于基于监控相机的输出图像通过使用软件来测量能见距离的技术已经出现。相关领域的技术的示例可包括：名称为“能见度测量装置和方法”的第10-0715140号韩国专利、名称为“用于使用相机测量道路能见度的***及其方法”的第10-1032160号韩国专利等。
相关领域的技术基于从数码相机提供的图像来测量能见度。通常，由于数码相机(诸如，监控相机10)压缩并发送图像，因此图像损失在由数码相机压缩的图像数据被恢复的处理期间发生。结果，即使优秀的能见距离测量算法被应用，从损失图像计算的能见距离的准确度也被限制。在本实施例中，由于能见距离测量单元19基于在图像数据被压缩之前由ISP 14生成的LVDS格式的无损图像的像素值来测量透镜单元11前方的能见距离，因此在与相关领域的技术中的算法相同的算法被使用的前提下，透镜单元11前方的能见距离可比在相关领域的技术中更准确地被测量。优选的是，能见距离测量单元19被实现为像软件滤波器15一样的单独的DSP。
图2是示出图1中所示的监控相机10的逐步滤波方法的示图。参照图2，透镜单元11前方的能见度状态被划分为晴朗状态、薄雾状态、浓雾状态和夜间状态。根据本实施例的监控相机10根据透镜单元11前方的当前能见度状态使用与如上所述划分的四种类型的能见度状态对应的四种类型的滤波等级来逐步地对图像进行滤波，从而，即使透镜单元11前方的能见度状态被改变，也可以始终提供具有足以辨识目标对象的清晰度的图像。具体地讲，本实施例中的四种类型的滤波等级采用组合了硬件光滤波和软件图像滤波的滤波方法，从而，硬件光滤波的限制和软件图像滤波的限制可被补充，结果，可以提供具有比通过硬件光滤波和软件图像滤波中的任意一种方法滤波的图像更好的清晰度的图像。
如上所述，本实施例根据软件滤波器15是否对由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像进行滤波，使用由ISP 14生成的彩色图像的分析来执行透镜单元11的自动聚焦，或者使用由软件滤波器15滤波的彩色图像或黑白图像的分析来执行透镜单元11的自动聚焦。如上所述，本实施例基于上面描述的逐步复合滤波方法，使用不管监控相机前方的能见度状态如何都一直清晰地提供的彩色图像或黑白图像的分析，来执行自动聚焦。图像的清晰度越高，被摄体的区分越容易，从而自动聚焦的准确度提高。因此，不管监控相机前方的能见度状态如何，本实施例都可一直提供准确的自动聚焦功能。随着自动聚焦的准确度提高，图像的图像质量提高，结果，可以提供具有不受监控相机前方的能见度状态影响的高质量的图像。
此外，由于本实施例使用一种基于如上所述的复合滤波方法使用不管监控相机前方的能见度状态如何而一直清晰地提供的彩色图像或黑白图像的分析的手动方法，来执行自动聚焦(即，由于通过一种分析一直清晰地提供的彩色图像或黑白图像的清晰度的改变并且将在彩色图像或黑白图像的清晰度是最高的时刻的透镜单元11的至少一个透镜的位置确定为透镜单元11的聚焦位置的手动方法，来执行自动聚焦)，因此没有用于发射超声波或红外线以测量到被摄体的距离的主动方法的缺点。因此，不仅即使在监控相机前方的能见度状态差的情况下，而且即使在存在障碍物(诸如，相机与被摄体之间的窗户)的情况下，本实施例也可正确地使监控相机聚焦。
包括上述专利文档的相关领域的技术中的大部分具有非常复杂的算法，以增强去除图像中的能见度障碍因子的效果，从而具有无法应用于具有低性能的处理器的装置(诸如，监控相机10)的限制。本实施例采用与能够在根据监控相机10的能见度状态逐步地使图像滤波负荷最小化的同时使能见度障碍因子的去除效果最大化的硬件光滤波和软件图像滤波的最优组合对应的四种类型的滤波等级的复合滤波方法，从而，图像滤波的负荷可被降低并且图像可由低性能监控相机来滤波。例如，在能见度障碍因子(诸如，雾)的浓度高的情况下，图像滤波的负荷增大，此时，图像滤波的负荷随着黑白图像被生成而减小。
此外，由于将本实施例中的四种类型的滤波等级应用于监控相机10上的图像被压缩之前的原始图像，因此图像的清晰度不会由于图像压缩和解压缩处理中的图像损失而降低，因此，即使在能见距离非常短的坏天气条件或夜间条件下，也可以提供具有极好的清晰度的图像。此外，由于因为在能见距离非常短的坏天气条件下或夜间条件下提高了图像的清晰度所以可提高自动聚焦的准确度，因此即使在坏天气条件或夜间条件下也可以提供高准确的自动聚焦功能。
控制单元110根据多个滤波等级之中的与透镜单元11前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，控制硬件滤波器12的滤波带以及软件滤波器15的滤波是否被执行，以根据硬件滤波器12的滤波带以及软件滤波器15的滤波是否被执行来彼此不同地确定输入到压缩单元16和自动聚集单元18的图像。如上所述，多个滤波等级被划分为与四种类型的能见度状态对应的第一滤波等级、第二滤波等级、第三滤波等级和第四滤波等级，并且硬件滤波器12的滤波带以及软件滤波器15的滤波中的至少一个针对每个滤波等级而被不同地选择，使得具有足以始终辨识目标对象的清晰度的图像被提供，而不会受到透镜单元11前方的能见度状态的改变的极大影响。也就是说，控制单元110在第一滤波等级、第二滤波等级、第三滤波等级和第四滤波等级之中根据由能见距离测量单元19测量的能见距离选择任意一个滤波等级，并根据选择的滤波等级控制硬件滤波器12的滤波带以及软件滤波器15的滤波是否被执行。
更具体地讲，控制单元110控制硬件单元12的移动，使得硬件滤波器12的红外光阻挡区域和可见光阻挡区域中的任意一个根据由能见距离测量单元19测量的能见距离而位于透镜单元11之后，从而控制硬件滤波器12的滤波带。此外，控制单元110根据由能见距离测量单元19测量的能见距离来控制开关151的切换，使得ISP 14的图像输出端连接到压缩单元16的图像输入端和自动聚集单元18的视频输入端，或者连接到软件滤波器15的图像输入端，从而控制软件滤波器15的滤波是否被执行。ISP 14的图像输出端连接到开关151的三个触点之中的输入信号的触点，输出信号的两个触点中的一个连接到压缩单元16的图像输入端和自动聚集单元18的图像输入端，另一触点连接到软件滤波器15的图像输入端。开关151可由多个开关晶体管的组合来实现，并且可被嵌入在软件滤波器15中或安装在ISP 14与软件滤波器15之间。
图3是示出图1中所示的监控相机10的第一滤波等级的滤波状态的示图。在本实施例中，“晴朗状态”表示当天气晴朗并且几乎没有由雾、黄尘、降雨、降雪等引起的图像失真时可从由监控相机10捕捉的图像容易地辨识出目标对象(诸如，侵入者)的状态，以及透镜单元11前方的能见距离是“a”米或更多的状态。例如，“晴朗状态”可以是透镜单元11前方的能见距离是1000m或更多的状态。在“晴朗状态”下，根据多个滤波等级之中的第一滤波等级来执行硬件光滤波和软件图像滤波。在“晴朗状态”下，在没有任何滤波处理的情况下具有足以辨识目标对象的清晰度的图像可从穿过透镜单元11的光的可见光带的光被生成。此外，由于从ISP 14输出的图像具有很少能见度障碍因子(诸如，雾)，因此在从ISP 14输出的图像由软件滤波器15滤波的情况下，图像可能失真。
在本实施例中，第一滤波等级表示这样的滤波方法：在穿过透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，从ISP 14输出的彩色图像直接被输入到压缩单元16和自动聚集单元18，使得清晰的图像可通过监控相机10从穿过透镜单元11的光被生成。也就是说，如果由能见距离测量单元19测量的能见距离属于大于或等于与“晴朗状态”对应的“a”米的区间，则控制单元110在多个滤波等级之中选择应用于“晴朗状态”的第一滤波等级，根据第一滤波等级控制硬件滤波器12的移动使得硬件滤波器12的红外光阻挡区域位于透镜单元11之后，并控制开关151的切换使得ISP 14的图像输出端连接到压缩单元16的图像输入端和自动聚集单元18的图像输入端。因此，硬件滤波器12在第一滤波等级下阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带，并允许穿过透镜单元11的光的可见光带穿过硬件滤波器12，并且软件滤波器15按原样将从ISP 14输出的彩色图像输出到压缩单元16和自动聚集单元18而不对从ISP 14输出的彩色图像进行滤波。
图4是示出图1中所示的监控相机10的第二滤波等级的滤波状态的示图。在本实施例中，“薄雾状态”表示能见距离由于形成在透镜部11前方的薄的雾而降低的状态，能见距离由于除了雾之外的犹如形成了薄的雾的黄尘、降雨、降雪等而降低的状态，以及透镜单元11前方的能见距离小于“a”米并且大于或等于“b”米的状态。例如，“薄雾状态”可以是透镜部11前方的能见距离小于1000米并且大于或等于300米的状态。在“薄雾状态”下，根据多个滤波等级之中的第二滤波等级执行硬件光滤波和软件图像滤波。在“薄雾状态”下，在图像从穿过透镜单元11的光的可见光带的光被生成而没有任何滤波处理的情况下，包括低浓度的能见度障碍因子(诸如，薄的雾)的图像被生成。在这种情况下，如果图像滤波算法(诸如，DCP算法)被应用于从自透镜单元11射出的可见光带的光生成的彩色图像，则具有足以辨识目标对象的清晰度的图像可被生成。
本实施例中的第二滤波等级表示这样的滤波方法：在穿过透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，从ISP 14输出的彩色图像在由软件滤波器15滤波之后被输入到压缩单元16和自动聚集单元18，使得清晰的图像可通过监控相机10从穿过透镜单元11的光被生成。也就是说，如果由能见距离测量单元19测量的能见距离属于与“薄雾状态”对应的小于“a”米且大于或等于“b”米的区间，则控制单元110在多个滤波等级之中选择应用于“薄雾状态”的第二滤波等级，根据第二滤波等级控制硬件滤波器12的移动使得硬件滤波器12的红外光阻挡区域位于透镜单元11之后，并控制开关151的切换使得ISP 14的图像输出端连接到软件滤波器15的图像输入端。因此，硬件滤波器12在第二滤波等级下阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带，并允许穿过透镜单元11的光的可见光带穿过硬件滤波器12，并且软件滤波器15对从ISP 14输出的彩色图像进行滤波，并将滤波的彩色图像输出到压缩单元16和自动聚集单元18。
图5是示出图1中所示的监控相机10的第三滤波等级和第四滤波等级的滤波状态的示图。在本实施例中，“浓雾状态”表示能见距离由于形成在透镜部11前方的厚的雾而降低的状态，能见距离由于除了雾之外的犹如形成了厚的雾的黄尘、降雨、降雪等而降低的状态，以及透镜单元11前方的能见距离小于“b”米并且大于或等于“c”米的状态。例如，“厚雾状态”可以是透镜部11前方的能见距离小于300米并且大于或等于10米的状态。在“厚雾状态”下，根据多个滤波等级之中的第三滤波等级来执行硬件光滤波和软件图像滤波。在“厚雾状态”下，在图像从穿过透镜单元11的光的可见光带的光被生成而没有任何滤波处理的情况下，包括高浓度的能见度障碍因子(诸如，厚的雾)的图像被生成。如果能见度障碍因子的浓度高，则即使从ISP 14输出的彩色图像由软件滤波器15滤波，具有足以辨识目标对象的清晰度的图像也由于由能见度障碍因子引起的大的图像失真而不能被生成。
在本实施例中，“夜间状态”表示能见距离由于当太阳在夜晚降落时的透镜部11前方的暗而降低的状态，能见距离被降低到由于坏天气而导致在白天期间阳光消失的程度的状态，以及透镜单元11前方的能见距离小于“c”米的状态。例如，“夜间状态”可以是透镜部11前方的能见距离小于10米的状态。在“夜间状态”下，根据多个滤波等级之中的第四滤波等级来执行硬件光滤波和软件图像滤波。在“夜间状态”下，在图像从穿过透镜单元11的光的可见光带的光被生成而没有任何滤波处理的情况下，不能在图像中的对象之间进行区分的暗的图像被生成。在暗的图像的情况下，即使从ISP 14输出的彩色图像由软件滤波器15滤波，具有足以辨识目标对象的清晰度的图像也因为图像中的任何对象的边缘不清晰而不能被生成。
由于目标对象根据目标对象的温度射出各种波长的红外光，并且与可见光相比，红外光由于能见度障碍因子(诸如，雾)而不易散射，因此从对象射出的红外光大部分被允许穿过能见度障碍因子(诸如，雾)并到达透镜单元11。出于这个原因，在“浓雾状态”和“夜间状态”下，从自透镜单元11射出的红外光带的光生成的黑白图像的图像质量好于从自透镜单元11射出的可见光带的光生成的彩色图像的图像质量。此外，在图像滤波算法(诸如，DCP算法)被应用于从自透镜单元11射出的红外光带的光生成的黑白图像的情况下，图像质量可被进一步提高。因此，在本实施例中，第三滤波等级和第四滤波等级主要表示这样的滤波方法：在穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12阻挡并且红外光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，从ISP 14输出的黑白图像由软件滤波器15滤波，然后被输入到压缩单元16和自动聚集单元18。
在“浓雾”中，如果图像滤波算法(诸如，DCP算法)被应用于从ISP 14输出的黑白图像，则具有足以辨识目标对象的清晰度的图像可被生成，但是在“夜间状态”下，即使图像滤波算法被应用于从ISP 14输出的黑白图像，黑白图像本身太暗，因此具有足以辨识目标对象的清晰度的图像也不会被生成。因此，在本实施例中，为了增加在“夜间状态”下从ISP 14输出的黑白图像的亮度，从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的亮度值被反转。软件滤波器15从最大亮度值减去从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的亮度值，并将相减结果设置为从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的亮度值，从而反转从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的亮度值。在各个像素的亮度值的整个范围被表示为0至255的等级的情况下，最大亮度值可以是255。
本实施例中的第三滤波等级表示这样的滤波方法：在穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，图像滤波算法(诸如，DCP算法)被应用于从ISP 14输出的黑白图像，使得清晰的图像可在“浓雾状态”下通过监控相机10从穿过透镜单元11的光被生成，并且，由软件滤波器15滤波的黑白图像被输入到压缩单元16和自动聚集单元18。也就是说，如果由能见距离测量单元19测量的能见距离属于与“浓雾状态”对应的小于“b”米并且大于或等于“c”米的区间，则控制单元110在多个滤波等级之中选择应用于“浓雾状态”的第三滤波等级，根据第三滤波等级控制硬件滤波器12的移动使得硬件滤波器12的可见光阻挡区域位于透镜单元11之后，控制开关151的切换使得ISP 14的图像输出端连接到软件滤波器15的图像输入端，并控制软件滤波器15的操作使得图像滤波算法在从ISP 14输出的黑白图像未被反转的状态下被应用。
本实施例中的第四滤波等级表示这样的滤波方法：在穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，图像滤波算法(诸如，DCP算法)被应用于具有从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的反转的亮度值的黑白图像，使得清晰的图像可在“夜间状态”下通过监控相机10从穿过透镜单元11的光被生成，并且，由软件滤波器15滤波的黑白图像被输入到压缩单元16和自动聚集单元18。在针对图像的所有像素的图像滤波算法的应用被完成之后，黑白图像的每个像素的亮度值可被再次反转，并被输入到压缩单元16和自动聚集单元18。也就是说，如果由能见距离测量单元19测量的能见距离属于与“夜间状态”对应的小于“c”米的区间，则控制单元110在多个滤波等级之中选择应用于“夜间状态”的第四滤波等级，根据第四滤波等级控制硬件滤波器12的移动使得硬件滤波器12的可见光阻挡区域位于透镜单元11之后，控制开关151的切换使得ISP 14的图像输出端连接到软件滤波器15的图像输入端，并控制软件滤波器15的操作使得图像滤波算法在从ISP 14输出的黑白图像被反转的状态下被应用。
在如上所述的控制单元110的控制下，在第三滤波等级下，硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的可见光带，并允许穿过透镜单元11的光的红外光带穿过硬件滤波器12，并且软件滤波器15通过使用图像滤波算法被应用于从ISP 14输出的黑白图像的方法来对从ISP 14输出的黑白图像进行滤波，并将滤波的图像输出到压缩单元16和自动聚集单元18。在第四滤波等级下，硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的可见光带，并允许穿过透镜单元11的光的红外光带穿过硬件滤波器12，并且软件滤波器15将从ISP 14输出的黑白图像的每个像素的亮度值反转，通过使用图像滤波算法被应用于具有反转的亮度值的黑白图像的方法来对从ISP 14输出的黑白图像进行滤波，并将滤波的图像输出到压缩单元16和自动聚集单元18。如上所述，由于软件滤波器15不针对每个滤波等级使用不同的滤波算法，并在第二滤波等级、第三滤波等级和第四滤波等级下始终使用相同的图像滤波算法，因此具有比一般计算机低的性能的监控相机10可流畅地执行图像滤波。
如上所述，在第一滤波等级和第二滤波等级下，由于红外光带被硬件滤波器12滤除并且可见光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12，因此彩色图像通过ISP 14生成。在第三滤波等级和第四滤波等级下，由于可见光带被硬件滤波器滤除并且红外光带被硬件滤波器允许穿过硬件滤波器，因此黑白图像通过ISP 14生成。由于图像的质量(特别是，清晰度)在将彩色图像转换为黑白图像的处理中被极大地提高，因此，如果能见距离基于从ISP 14输出的黑白图像的像素值被测量，则存在这样的问题：与能见距离基于彩色图像的像素值被测量的情况相比，即使透镜单元11前方的能见度状态相同，能见距离也被极大地增加。该问题可通过如下的两个方法(诸如，硬件方法和软件方法)解决。
首先，硬件方法如下。在能见距离测量单元19的能见距离的每个测量周期，当硬件滤波器12阻挡穿过透镜单元11的光的可见光带并允许穿过透镜单元11的光的红外光带穿过硬件滤波器12时，控制单元110可控制硬件滤波器12的滤波带，使得硬件滤波器12临时阻挡穿过透镜单元11的光的红外光带并允许穿过透镜单元11的光的可见光带穿过硬件滤波器12。更具体地讲，在能见距离测量单元19的能见距离的每个测量周期(例如，10秒)，当硬件滤波器12的可见光阻挡区域位于透镜单元11之后时，控制单元110控制硬件滤波器12的移动，使得硬件滤波器12的红外光阻挡区域位于透镜单元11之后，然后硬件滤波器12的可见光阻挡区域位于透镜单元11之后一段时间(例如，1ms)。
能见距离测量单元19可在穿过透镜单元11的光的红外光带由硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的可见光带由硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下，基于在能见距离的每个测量周期由ISP 14生成的彩色图像的像素值来测量透镜单元11前方的能见距离。根据该方法，由于彩色图像在能见距离测量单元19的能见距离的每个测量周期始终由ISP 14生成，因此存在能见距离始终被准确地测量而不管透镜单元11前方的能见度状态如何的优点。然而，由于在能见距离由能见距离测量单元19测量的区间中，黑白图像不能被生成，因此存在在先前的黑白图像在该区间期间被保持的情况下可能发生图像停止现象的缺点。此外，由于硬件滤波器12频繁地移动，因此存在与硬件滤波器12的移动有关的驱动***的寿命可被缩短的缺点。
接下来，将描述软件方法如下。能见距离测量单元19可通过在透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的可见光带被硬件滤波器12允许通过硬件滤波器12的状态下基于由ISP 14生成的彩色图像的像素值计算降低透镜单元11前方的能见距离的因子的浓度并将透镜单元11前方的能见距离设置为与计算的浓度成反比例，来测量透镜单元11前方的能见距离。例如，能见距离测量单元19可从透镜单元11前方的能见距离的参考值减去降低透镜单元11前方的能见距离的因子的浓度，并将相减结果设置为透镜单元11前方的能见距离。如果透镜单元11前方的能见距离的参考值太小，则即使透镜单元11前方的能见度好，也可能测量到能见度差，并且如果透镜单元11前方的能见距离的参考值太大，则即使透镜单元11前方的能见度差，也可能测量到能见度好。透镜单元11前方的能见距离的参考值是与透镜单元11的性能等相比可被改变的值，并且优选地被设置为透镜单元11前方的能见距离可通过一些测试而被准确地确定的值。
能见距离测量单元19可通过在透镜单元11的可见光带被硬件滤波器12阻挡并且穿过透镜单元11的光的红外光带被硬件滤波器12允许穿过硬件滤波器12的状态下基于由ISP 14生成的黑白图像的像素值计算降低透镜单元11前方的能见距离的因子的浓度并在加权值被加到计算的浓度之后将透镜单元11前方的能见距离设置为与通过加了加权值而获得的浓度成反比例，来测量透镜单元11前方的能见距离。这里，加权值表示在透镜单元11前方的能见度状态相同的情况下由ISP 14生成的彩色图像与黑白图像之间的清晰度的差。例如，能见距离测量单元19可从透镜单元11前方的能见距离的参考值，减去加权值与降低透镜单元11前方的能见距离的因子的浓度之和，并将相减结果设置为透镜单元(11)前方的能见距离。
更具体地讲，能见距离测量单元19可从由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像的像素值的亮度和表示由ISP 14生成的彩色图像或黑白图像中的对象的边缘的像素的数量中的至少一个的改变，来计算降低透镜单元11前方的能见距离的因子的浓度。如果天气晴朗并且能见度好，则与能见度差的情况相比，图像的像素值的亮度被突然地改变，图像中的对象的边缘变得清晰，从而表示对象的边缘的像素的数量增加。例如，如果天气晴朗并且能见度好，则天空与地面之间的亮度的差明显，表示天空与地面之间的边界的像素的数量增加。与此相反，如果由于夜间或坏天气而导致能见度状态差，则与能见度状态好的情况相比，图像的像素值的亮度逐渐改变，并且图像中的对象的边缘模糊，从而表示对象的边缘的像素的数量减少。例如，当透镜单元11前方的雾密度增加时，图像的像素值之间的亮度的差减小，并且表示对象的边缘的像素的数量也减小。
图6是应用了图1中所示的监控相机10的视频监控***的配置图。参照图6，根据本实施例的视频监控***由包括图1中所示的监控相机10的多个监控相机10、多个集线器20和服务器30配置。多个监控相机10遍及监控区域被零星地安装，并根据上述实施例经由网络将由监控相机10捕捉的图像发送到服务器30。如果监控区域非常窄，则可仅安装一个监控相机10。多个集线器20通过将多个监控相机10连接到网络并将服务器30连接到网络来允许多个监控相机10与服务器30之间的网络通信。
服务器30安装在控制中心中，通过网络接收从多个监控相机10发送的彩色图像或黑白图像，并向用户显示接收的彩色图像或黑白图像。服务器30可通过根据监控相机10的透镜单元11前方的当前能见度状态从自监控相机10发送的彩色图像或黑白图像去除降低透镜单元11前方的能见距离的因子，来对从监控相机10发送的彩色图像或黑白图像进行滤波。由于服务器30的硬件性能远优于监控相机10的硬件性能，因此高容量图像滤波算法可由服务器30流畅地执行。例如，即使在夜晚或在坏天气条件下由监控相机10捕捉的黑白图像根据第四滤波等级被滤波，黑白图像的清晰度也可能不够。服务器30可通过将优于由监控相机10执行的图像滤波算法的高性能图像滤波算法应用于从监控相机10发送的黑白图像，来向用户提供具有足以辨识目标对象的清晰度的黑白图像。
上面参照优选的实施例描述了本发明。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的必要特性的情况下，本发明可以以改变的形式来实现。因此，公开的实施例应被认为是描述性意义而不是限制性意义。本发明的范围由权利要求限定，而不是由前面的描述限定，并且本发明的等同物的范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims (7)

1.一种具有对能见度状态的改变具有鲁棒性的基于复合滤波方法的自动聚焦功能的监控相机，包括：
透镜单元，包括至少一个透镜；
硬件滤波器，根据透镜单元前方的当前能见度状态，阻挡穿过透镜单元的光的红外光带和可见光带中的任意一个，并允许另一个穿过硬件滤波器；
图像传感器，将穿过硬件滤波器的光转换为电信号；
图像信号处理器，根据硬件滤波器射出的光的带从自图像传感器输出的信号生成彩色图像或黑白图像；
软件滤波器，通过根据透镜单元前方的当前能见度状态从由图像信号处理器生成的彩色图像或黑白图像去除降低透镜单元前方的能见距离的因子，来对由图像信号处理器生成的彩色图像或黑白图像进行滤波；
自动聚焦单元，根据软件滤波器的滤波是否被执行，使用由图像信号处理器生成的彩色图像的分析执行透镜单元的自动聚焦，或者使用由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的分析执行透镜单元的自动聚焦；以及
控制单元，根据多个滤波等级之中的与透镜单元前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行，其中，输入到自动聚焦单元的图像根据硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行而被确定，
其中，所述多个滤波等级包括第一滤波等级、第二滤波等级和第三滤波等级，其中，在第一滤波等级下，在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从图像信号处理器输出的彩色图像被直接输入到自动聚焦单元；在第二滤波等级下，在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从图像信号处理器输出的彩色图像由软件滤波器滤波，然后被输入到自动聚焦单元；在第三滤波等级下，在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从图像信号处理器输出的黑白图像由软件滤波器滤波，然后被输入到自动聚焦单元，
其中，在第三滤波等级下，由软件滤波器滤波的黑白图像通过使用这样的方法被输入到自动聚焦单元：用于去除降低能见距离的因子的预定图像滤波算法被应用于从图像信号处理器输出的黑白图像，以及
其中，所述多个滤波等级还包括第四滤波等级，其中，在第四滤波等级下，由软件滤波器滤波的图像通过使用这样的方法被输入到自动聚焦单元：在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡的状态下，从图像信号处理器输出的黑白图像的每个像素的亮度值被反转，并且与预定图像滤波算法相同的图像滤波算法被应用于具有反转的亮度值的黑白图像。
2.如权利要求1所述的监控相机，还包括：
致动器，在自动聚焦单元的控制下移动透镜单元的至少一个透镜的位置，
其中，自动聚焦单元使用以下方法来执行自动聚焦：在由图像信号处理器生成的彩色图像或黑白图像由软件滤波器滤波的情况下，在控制致动器的操作使得透镜单元的至少一个透镜与图像传感器之间的距离被改变的同时分析由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度的改变，并且将在由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像的清晰度是最高的时刻的透镜单元的至少一个透镜的位置确定为透镜单元的聚焦位置。
3.如权利要求1所述的监控相机，还包括：
能见距离测量单元，基于由图像信号处理器生成的彩色图像或黑白图像的像素值，测量透镜单元前方的能见距离，
其中，控制单元根据由能见距离测量单元测量的能见距离从第一滤波等级、第二滤波等级和第三滤波等级之中选择所述多个滤波等级中的任意一个，并控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行。
4.如权利要求3所述的监控相机，
其中，控制单元控制硬件滤波器的滤波带，使得在硬件滤波器阻挡穿过透镜单元的光的可见光带并允许穿过透镜单元的光的红外光带穿过硬件滤波器时，在能见距离的每个测量周期，硬件滤波器临时阻挡穿过透镜单元的光的红外光带并允许穿过透镜单元的光的可见光带穿过硬件滤波器，以及
其中，能见距离测量单元在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于在能见距离的每个测量周期由图像信号处理器生成的彩色图像的像素值来测量透镜单元前方的能见距离。
5.如权利要求3所述的监控相机，
其中，能见距离测量单元通过以下处理来测量透镜单元前方的能见距离：在穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于由图像信号处理器生成的彩色图像的像素值计算降低透镜单元前方的能见距离的因子的浓度，并将透镜单元前方的能见距离设置为与计算的浓度成反比例，以及
其中，能见距离测量单元通过以下处理来测量透镜单元前方的能见距离：在穿过透镜单元的光的可见光带由硬件滤波器阻挡并且穿过透镜单元的光的红外光带由硬件滤波器允许穿过硬件滤波器的状态下，基于由图像信号处理器生成的黑白图像的像素值计算降低透镜单元前方的能见距离的因子的浓度，将加权值加到计算的浓度，并将透镜单元前方的能见距离设置为与加了权重值的浓度成反比例。
6.如权利要求1所述的监控相机，还包括：
压缩单元，根据软件滤波器的滤波是否被执行，对由图像信号处理器生成的彩色图像进行压缩或者对由软件滤波器滤波的彩色图像或黑白图像进行压缩，
其中，控制单元根据所述多个滤波等级之中的与透镜单元前方的当前能见度状态对应的任意一个滤波等级，控制硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行，其中，输入到压缩单元和自动聚焦单元的图像根据硬件滤波器的滤波带以及软件滤波器的滤波是否被执行而被确定。
7.一种视频监控***，包括：
至少一个监控相机，包括如权利要求1所述的监控相机；以及
服务器，向用户显示通过网络从所述至少一个监控相机发送的彩色图像或黑白图像。
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